气门芯与高压气筒的奥秘

2019-09-06 09:58安徽省灵璧县黄湾中学华兴恒
农村青少年科学探究 2019年6期
关键词:气筒储气罐车胎

安徽省灵璧县黄湾中学 华兴恒

许多交通工具都离不开轮胎,如汽车、摩托车、电动车、自行车等。这些交通工具的轮胎上都装有气门芯,以便顺利、快速地充气。充气时常常需要使用高压气筒,以达到既能省力、又能快速充气的目的。那么,气门芯这个不起眼的小物件,究竟有什么秘密呢?高压气筒为什么能省力呢?下面我们就一起来探究其中的奥秘,揭开它们神秘的面纱。

一、气门芯的奥秘

骑过自行车的同学都知道,几乎所有的自行车都毫无例外地在轮胎上装有一个气门芯,以确保在使用气筒给自行车胎打气时,车胎是只能进气不能出气的,这是何故呢?

原来,气门芯的设计是非常巧妙的,它的主体是一段上端稍粗且中空、下端稍细且实心的柱体,在其下端的侧面开有一个小孔,小孔与气门芯中空部分相通。在柱体上面紧紧地套上一小段富有弹性的细橡胶管,这样就构成了气门芯的总体。其实,气门芯就是一个单向阀门。当我们给自行车胎打气时,气筒中的压缩空气大部分进入气门芯,从而把富有弹性的橡胶管“顶”起来,使得这部分空气可以顺利地进入车胎之中;当停止打气时,弹性橡胶管又会立即收缩,紧紧地盖压住气门芯侧面的小孔,从而保证车胎内的空气不能通过气门芯回流。这样,只要我们不停地向车胎内打气,车胎内的空气就会越来越多,从而使得气压越来越大,以满足我们骑行的需要。

不过,需要请大家注意的是,车胎内的气压是有一定要求的,既不能太小,这样骑行会很费力,也不能太大,这样容易引发爆胎。

二、高压气筒为什么会省力

仔细观察大家就会发现,高压气筒在结构上只是比普通气筒多了一个储气罐。由此看来,它之所以能够省力,肯定与该储气罐密切相关。事实也确实如此,但究其根本原因,是因为套在气门芯上的橡胶管的劲度系数随形变的增大而减小。

在使用普通气筒打气时,每次压进车胎的空气都必须使橡胶管从无形变时鼓起,因此都要用很大的力。但在使用高压气筒打气时,在每次气筒吸气的同时,因储气罐里还贮有一部分空气,因此它可以持续不断地向轮胎里输入气体,这样就使得橡胶管始终处于形变状态,所以每次打气只要使用较小的力即可。

为了更为直观地感受这一原理,我们可以取两个相同的气球,一个充气多一些,一个充气少一些,再用塑料管把它们口对口地对接起来,并将接口扎紧,结果我们就会发现,大的气球会变得更大,而小的气球则会进一步变小。当我们给气球吹气时,同样也会感觉到,开始吹气时很费力,但随着气球被吹大,则越吹越省力。据此,大家就不难理解高压气筒为什么会省力了。

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