Задание № 21 · ОГЭ

Закон Паскаля

Передача давления в жидкостях и газах и применение закона Паскаля
6 мин чтенияСложность: Обновлено 27 сентября 2026

Закон Паскаля объясняет, почему нажатие на жидкость или газ передаётся внутри вещества и действует на стенки сосуда. Этот закон лежит в основе работы гидравлического пресса, тормозной системы и других гидравлических машин.

Давление и закон Паскаля

Давлением называют физическую величину, равную отношению модуля перпендикулярной силы к площади поверхности, на которую она действует. Перед изучением закона Паскаля повторите тему давления. В жидкостях и газах частицы могут перемещаться, поэтому внешнее воздействие передаётся во всех направлениях.

D
Закон Паскаля

Давление, производимое на жидкость или газ, находящиеся в замкнутом сосуде, передаётся без изменения во все точки жидкости или газа и на стенки сосуда.

T
Что означает «без изменения»

Передаётся не сила, а давление. Сила на разных участках может быть различной, потому что \(F=pS\): при одинаковом давлении на большей площади действует большая сила.

\[p=\frac{F_\perp}{S}\]
\(p\)
давление
Па
\(F\)
сила давления
Н
\(S\)
площадь поверхности
м^2

Единица давления в СИ — паскаль: \(1\ \text{Па}=1\ \text{Н}/\text{м}^2\). Сила должна быть направлена перпендикулярно поверхности. Если сила наклонена, в формулу давления входит только её перпендикулярная составляющая \(F_\perp\).

Как передаётся давление

Рассмотрим жидкость в замкнутом сосуде с поршнем. При нажатии на поршень увеличивается давление в жидкости. Согласно закону Паскаля, это добавочное давление одинаково передаётся в каждую точку жидкости и к стенкам сосуда. Поэтому стенки испытывают давление, направленное перпендикулярно их поверхности.

поршеньжидкостьдавлениедавление
Добавочное давление от поршня передаётся во все направления.

Закон применим к жидкостям и газам, если вещество находится в состоянии покоя или рассматривается достаточно медленное изменение давления. В открытом сосуде воздействие также передаётся внутри жидкости, но поверхность может перемещаться, а давление на свободной поверхности определяется атмосферой.

Проверь себя

На жидкость действуют силой \(F\) через поршень площадью \(S\). Что передаётся по закону Паскаля?

Гидравлический пресс

Гидравлический пресс состоит из двух цилиндров, соединённых трубкой и заполненных жидкостью. В цилиндрах находятся поршни площадями \(S_1\) и \(S_2\). Если к малому поршню приложить силу \(F_1\), жидкость передаст давление большому поршню.

\[p_1=p_2,\qquad \frac{F_1}{S_1}=\frac{F_2}{S_2}\]
\[F_2=F_1\frac{S_2}{S_1}\]

Если \(S_2>S_1\), то сила \(F_2\) больше силы \(F_1\). Это даёт выигрыш в силе, но не даёт выигрыша в работе. Малый поршень должен пройти большее расстояние, чем большой. Для идеального пресса выполняется равенство работ: \(F_1h_1=F_2h_2\).

T
Условие равенства давлений

Для сообщающейся неподвижной жидкости на поршни действует одинаковое добавочное давление: \(\frac{F_1}{S_1}=\frac{F_2}{S_2}\). Это не означает равенства сил, если площади поршней различны.

Разобранный пример

№
Найдём силу на большом поршне

Малый поршень гидравлического пресса имеет площадь \(S_1=5\ \text{см}^2\), большой — \(S_2=200\ \text{см}^2\). К малому поршню приложена сила \(F_1=150\ \text{Н}\). Найдите силу давления на большой поршень.

1
Записываем закон Паскаля для двух поршней: давления одинаковы.
\(\displaystyle \frac{F_1}{S_1}=\frac{F_2}{S_2}\)
2
Выражаем неизвестную силу на большом поршне.
\(\displaystyle F_2=F_1\frac{S_2}{S_1}\)
3
Подставляем значения. Площади можно оставить в одинаковых единицах, так как используется их отношение.
\(\displaystyle F_2=150\cdot\frac{200}{5}=150\cdot40=6000\ \text{Н}\)
4
Записываем ответ и физический смысл результата.
\(\displaystyle F_2=6000\ \text{Н}\)

Пресс увеличил силу в \(40\) раз: \(S_2/S_1=40\). Однако для подъёма груза большой поршень переместится в \(40\) раз меньше малого. Поэтому идеальный механизм не нарушает закон сохранения энергии.

Газы и границы применимости

Газ также передаёт давление во всех направлениях. Например, при нажатии на поршень шприца давление воздуха увеличивается и передаётся к стенкам и выходному отверстию. В отличие от жидкости газ легко сжимается, поэтому его объём заметно изменяется при изменении давления.

В задачах обычно считают жидкость несжимаемой, а соединительные трубки — жёсткими. Если система находится в равновесии и поршни расположены на одной высоте, достаточно приравнять давления, созданные силами на поршнях. Если учитывается разность высот, необходимо добавить гидростатическое давление; для этого полезны страницы гидростатическое давление и гидростатическое равновесие.

!
Частые ошибки

1. Приравнивают силы \(F_1\) и \(F_2\), хотя нужно приравнивать давления. 2. Используют площади поршней в разных единицах: \(\text{см}^2\) и \(\text{м}^2\). 3. Забывают, что площадь круга равна \(S=\pi r^2\), поэтому при заданных диаметрах сначала находят радиусы. 4. Считают выигрыш в силе выигрышем в работе. 5. Не учитывают вес поршня или груза, если он указан в условии.

Алгоритм решения

Сначала выпишите площади поршней и действующие на них силы. Затем установите, одинаковы ли высоты поршней и можно ли пренебречь весом жидкости. Для одинаковых высот запишите \(F_1/S_1=F_2/S_2\), выразите неизвестную величину, проверьте единицы и оцените ответ.

В реальных устройствах часть энергии теряется из-за трения, утечек и деформации деталей, поэтому сила на большом поршне меньше идеального расчётного значения. В школьных задачах, если потери не указаны, обычно используют идеальную модель.

Связанные гидравлические системы

В нескольких соединённых контурах давление может передаваться по разным ветвям. Такие схемы рассматривают в теме параллельного соединения гидравлических систем. С устройством и применением пресса помогают разобраться страницы гидравлические машины и гидравлическое равновесие. Не следует смешивать закон Паскаля с законом Архимеда: сила Архимеда связана с выталкиванием тела жидкостью или газом.

Q
Быстрый тест по теме

Быстрая проверка

~ 2 мин4 вопроса
Вопрос 1 / 4
Вопрос 1 из 4 · формулировка закона
Какую величину жидкость передаёт во все стороны без изменения?
Главное за минуту

Главное

  • Закон Паскаля: давление, приложенное к жидкости или газу в замкнутом сосуде, передаётся без изменения во все стороны.
  • Основная связь для задач: \(p=F/S\) и \(F_1/S_1=F_2/S_2\).
  • Гидравлический пресс даёт выигрыш в силе, равный отношению площадей поршней.
  • Выигрыш в силе не означает выигрыша в работе: в идеальном прессе \(F_1h_1=F_2h_2\).
  • В решениях внимательно проверяйте площади, единицы измерения, высоты поршней и дополнительные силы.