【閱前提示】本篇出自『數(shù)理化自學(xué)叢書6677版』，此版叢書是“數(shù)理化自學(xué)叢書編委會(huì)”于1963-1966年陸續(xù)出版，并于1977年正式再版的基礎(chǔ)自學(xué)教材，本系列叢書共包含17本，層次大致相當(dāng)于如今的初高中水平，其最大特點(diǎn)就是可用于“自學(xué)”。當(dāng)然由于本書是大半個(gè)世紀(jì)前的教材，很多概念已經(jīng)與如今迥異，因此不建議零基礎(chǔ)學(xué)生直接拿來自學(xué)。不過這套叢書卻很適合像我這樣已接受過基礎(chǔ)教育但卻很不扎實(shí)的學(xué)酥重新自修以查漏補(bǔ)缺。另外，黑字是教材原文，彩字是我寫的注解。

【山話嵓語】『數(shù)理化自學(xué)叢書』其實(shí)還有新版，即80年代的改開版，改開版內(nèi)容較新而且還又增添了25本大學(xué)基礎(chǔ)自學(xué)內(nèi)容，直接搞出了一套從初中到大學(xué)的一條龍數(shù)理化自學(xué)教材大系列。不過我依然選擇6677版，首先是因?yàn)?677版保留了很多古早知識(shí)，讓我終于搞明白了和老工程師交流時(shí)遇到的奇特專業(yè)術(shù)語和計(jì)算模式的來由。另外就是6677版的版權(quán)風(fēng)險(xiǎn)極小，即使出版社再版也只會(huì)再版80年代改開版。我認(rèn)為6677版不失為一套不錯(cuò)的自學(xué)教材，不該被埋沒在故紙堆中，是故才打算利用業(yè)余時(shí)間，將『數(shù)理化自學(xué)叢書6677版』上傳成文字版。??

第十二章曲線運(yùn)動(dòng)，轉(zhuǎn)動(dòng)

【山話||? 本系列專欄中的力單位達(dá)因等于10??牛頓；功的單位爾格等于10??焦耳。另外這套老教材中的力的單位常用公斤，如今是不允許的，力是不能使用公斤為單位的】

§12-7離心機(jī)械

【01】在技術(shù)上，有些機(jī)械都是依靠物體在圓周運(yùn)動(dòng)中所呈現(xiàn)的現(xiàn)象來工作的。這種機(jī)械統(tǒng)稱為離心機(jī)械。這里我們只討論經(jīng)常用到的兩種。

1、瓦特節(jié)速器

【02】瓦特節(jié)速器是用來使機(jī)器保持一定的每秒轉(zhuǎn)數(shù)的裝置。它的結(jié)構(gòu)如圖12·28所示。

【03】節(jié)速器的軸 AB 隨機(jī)器一起轉(zhuǎn)動(dòng)。軸 AB 的上端用活動(dòng)接頭連接了兩根棒。兩根棒的下端各有一個(gè)重球 M? 。當(dāng)軸 AB 隨著機(jī)器轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，兩重球 M 都要向外偏開（參閱下面例11），這就提高了軸上的套筒 K，同時(shí)壓縮了彈簧 N、套筒 K 依靠杠桿與閥 C 連接在一起。閥 C 開得大一些或小一些可以調(diào)節(jié)從汽鍋進(jìn)入汽缸的蒸汽的量（箭頭表示蒸汽通入的方向）。當(dāng)機(jī)器的每秒轉(zhuǎn)數(shù)超過正常數(shù)值時(shí)，套筒 K 升高，這時(shí)閥 C 就關(guān)得緊一些，使進(jìn)入機(jī)器汽缸內(nèi)的蒸汽數(shù)量減少，于是機(jī)器的轉(zhuǎn)速減低。反之，當(dāng)機(jī)器的每秒轉(zhuǎn)數(shù)低于正常數(shù)值時(shí)，由于彈簧的彈力和重球重量的作用，套筒 K 下降，這時(shí)閥 C 就開得大一些，使進(jìn)入機(jī)器汽缸內(nèi)的蒸汽數(shù)量增加，于是機(jī)器的轉(zhuǎn)速增加。這樣，就可以使機(jī)器保持一定的轉(zhuǎn)速。

【04】現(xiàn)在，在蒸汽機(jī)、蒸汽輪機(jī)和水力發(fā)電機(jī)里都裝有類似的節(jié)速器。

2、離心抽水機(jī)

【05】大家總看到過活塞打水機(jī)，它和第三章中所講的打氣筒相類似，但它只能斷續(xù)地把水送到需要的地方去，因而效率不高。而離心抽水機(jī)卻可以連續(xù)不斷地抽水，效率比較高。圖12·29是它的構(gòu)造和作用原理。

【06】圖中 C 是一個(gè)帶有葉片的輪子，它固定在殼套里的轉(zhuǎn)動(dòng)軸上。當(dāng)輪子 C 迅速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，殼套里的水就被葉片帶著一起轉(zhuǎn)動(dòng)。因?yàn)樗鞑糠种g的相互作用力太小，不足以維持水作圓周運(yùn)動(dòng)，所以一部分水由于慣性就沿切線方向沖入 B 管。這樣，殼套里轉(zhuǎn)動(dòng)軸附近的壓強(qiáng)就要小于1個(gè)大氣壓，形成低壓區(qū)域。于是外面的大氣壓強(qiáng)就迫使新的水從殼套后面的管?A 升到這個(gè)區(qū)域，代替已經(jīng)排出的水，這部分新升入殼套里的水又被輪子 C 帶著一起轉(zhuǎn)動(dòng)，于是又有一部分水由于慣性而沖入 B 管，這樣，就可以連續(xù)不斷地把水抽上去，然后從 B 管噴出。圖中的箭頭表示輪子 C 的轉(zhuǎn)動(dòng)方向和水的流動(dòng)方向。

例11.已知瓦特節(jié)速器上裝有重球的兩根棒各長(zhǎng)20厘米。設(shè)機(jī)器在運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，該棒與豎直的轉(zhuǎn)動(dòng)軸 AB 之間的夾角為60°。求此時(shí)節(jié)速器的轉(zhuǎn)速為多少。

【解】

(1)如圖12·30所示，設(shè) AM 棒的長(zhǎng)為l，兩重球的重量都為 mg? 。節(jié)速器在某時(shí)刻以每秒 n 轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，棒 AM 與轉(zhuǎn)軸 AB 之間成 θ 角，AM 棒作用于球 M 上的拉力為 T，棒的質(zhì)量忽略不計(jì)。

????????球 M 受到 T 和 mg 兩個(gè)力的作用，這兩個(gè)力的合力 F 就是它在水平面內(nèi)作圓周運(yùn)動(dòng)所需要的向心力，所以 F＝mgtg?θ? ?。

????????球 M 作圓周運(yùn)動(dòng)的半徑 R＝lsinθ ，它的線速度 v＝2πRf＝2πf lsinθ? 。f是節(jié)速器的頻率。所以? 。

????????兩式相等，得? 。

????????從上式可知，節(jié)速器頻率f越大，即轉(zhuǎn)速越快，cosθ 應(yīng)該越小，即 θ 應(yīng)該增大。這就是前面所講的，機(jī)器轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，兩重球 M 要向外偏開，轉(zhuǎn)速越大，偏得越開（即 θ 越大）的道理。

(2)把題目中列出的數(shù)值代入，即 l＝20厘米，θ＝60°，則，即節(jié)速器每秒轉(zhuǎn)1.6轉(zhuǎn)。