Какой закон используют в устройстве гидравлических машин

Отвечая на вопрос, какой закон используют в устройстве гидравлических машин, физика даёт однозначный ответ: это закон Паскаля. Согласно этому закону, давление, производимое на жидкость, передаётся во все точки без изменения. В замкнутом сосуде с несжимаемой жидкостью сила, действующая на малый поршень, создаёт давление, которое передаётся на большой поршень, выигрывая в силе. Так работает закон Паскаля в гидравлических машинах.

$\frac{F_1}{S_1} = \frac{F_2}{S_2}$

Разбор по случаям

Примеры

Нахождение силы на большом поршне. Дано: к малому поршню гидравлической машины площадью $S_1 = 5\text{ см}^2$ приложена сила $F_1 = 200\text{ Н}$. Определим силу $F_2$, действующую на больший поршень площадью $S_2 = 100\text{ см}^2$. Решение: По закону Паскаля передаваемое давление жидкости одинаково на всех участках.

Запишем формулу гидравлического пресса $\frac{F_1}{S_1} = \frac{F_2}{S_2}$, откуда выражаем $F_2 = F_1 \cdot \frac{S_2}{S_1}$.

Подставив числовые данные, получаем $F_2 = 200 \cdot \frac{100}{5} = 4000\text{ Н}$.

Ответ: $4000\text{ Н}$.

Вычисление площади малого поршня. Дано: необходимо поднять автомобильный груз весом $F_2 = 12000\text{ Н}$, прикладывая малую силу $F_1 = 300\text{ Н}$. Площадь большого поршня равна $S_2 = 600\text{ см}^2$. Вычислим площадь $S_1$.

Решение: Гидравлическая машина работает на основе закона Паскаля, поэтому отношение сил равно отношению площадей: $\frac{F_1}{F_2} = \frac{S_1}{S_2}$.

Выразим искомую величину $S_1 = S_2 \cdot \frac{F_1}{F_2}$.

Подставим значения: $S_1 = 600 \cdot \frac{300}{12000} = 15\text{ см}^2$.

Ответ: $15\text{ см}^2$.

Частые ошибки

• Смешивание понятий давления и силы при вычислении параметров гидравлического пресса.
• Использование сжимаемого газа вместо практически несжимаемой жидкости в гидравлических механизмах.
• Пренебрежение правилом пропорциональности площадей поршней и приложенных к ним сил.

Коротко

Таким образом, определяя, какой закон используют в устройстве гидравлических машин, вы всегда обращаетесь к фундаментальному закону Паскаля. Передача давления во все стороны без изменений позволяет закон Паскаля в гидравлических машинах применять для многократного усиления механических сил.