Гидравлическая машина
Гидравлическая машина — устройство, в котором жидкость передаёт давление от одной части к другой. Благодаря этому небольшая сила на малом поршне может создавать большую силу на большом поршне.
Принцип действия
Работа гидравлической машины основана на законе Паскаля: давление, производимое на жидкость, передаётся без изменения во все точки жидкости и на стенки сосуда. Поэтому давление под малым и большим поршнями становится одинаковым.
Здесь \(F_1\) и \(F_2\) — силы, действующие на поршни, а \(S_1\) и \(S_2\) — площади поршней. Если площадь второго поршня больше площади первого, то сила \(F_2\) также больше силы \(F_1\):
Однако большой поршень перемещается на меньшее расстояние. В идеальной машине выигрывают в силе во столько же раз, во сколько проигрывают в расстоянии. В реальных устройствах часть энергии теряется из-за трения и сопротивления жидкости.
Площадь малого поршня равна \(10\ см^2\), большого — \(200\ см^2\). Если на малый поршень нажать с силой \(50\ Н\), то на большом поршне возникнет сила \(F_2=50\cdot\frac{200}{10}=1000\ Н\). Такой пресс может сжимать детали или поднимать тяжёлые грузы.
Гидравлическая машина увеличивает прежде всего силу, а не давление. Давление в жидкости передаётся одинаковым, но сила зависит ещё и от площади поршня: \(F=pS\).
Площадь большого поршня в 5 раз больше площади малого. Во сколько раз сила на большом поршне больше силы на малом в идеальной машине?
Главное
- Гидравлическая машина передаёт давление через жидкость и работает по закону Паскаля.
- При большей площади поршня получается большая сила: \(F_2=F_1\cdot\frac{S_2}{S_1}\).
- Выигрыш в силе сопровождается проигрышем в расстоянии; реальная машина также имеет потери энергии.