Номер 2, страница 175 - гдз по физике 10 класс учебник Мякишев, Буховцев

Обсудить в классе. Параграф 53. Давление. Условие равновесия жидкости. Глава 7. Элементы гидростатики и гидродинамики - номер 2, страница 175.

Условие.

Решение.

Решение 3.

Принцип действия гидравлического пресса основан на законе Паскаля. Этот закон гласит, что давление, производимое на жидкость или газ в замкнутом объеме, передается в любую точку этой жидкости или газа без изменений во всех направлениях.

Конструктивно гидравлический пресс состоит из двух соединенных между собой цилиндров разного диаметра, которые заполнены жидкостью (чаще всего специальным маслом). В каждом цилиндре находится поршень. Пусть площадь малого поршня равна $S_1$, а площадь большого поршня — $S_2$.

Работает устройство следующим образом:

1. На малый поршень прикладывается сила $F_1$. Эта сила создает под поршнем давление $p_1$, которое рассчитывается по формуле:

$p_1 = \frac{F_1}{S_1}$

2. В соответствии с законом Паскаля, это давление $p_1$ передается по всему объему жидкости одинаково и действует на все стенки сосуда, включая и большой поршень. Таким образом, давление под большим поршнем $p_2$ будет равно давлению под малым поршнем $p_1$:

$p_2 = p_1$

3. Давление $p_2$ действует на большой поршень с площадью $S_2$ и создает силу $F_2$:

$F_2 = p_2 \cdot S_2$

4. Объединив эти формулы, мы получаем основное равенство для гидравлического пресса:

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

Из этого равенства можно выразить силу $F_2$, которая действует на большой поршень:

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

Поскольку площадь большого поршня $S_2$ больше площади малого $S_1$, то отношение $\frac{S_2}{S_1}$ больше единицы. Это означает, что сила $F_2$, действующая на большой поршень, во столько же раз больше силы $F_1$, приложенной к малому поршню. Таким образом, гидравлический пресс дает выигрыш в силе, равный отношению площадей поршней. Это позволяет, прикладывая небольшое усилие к малому поршню, создавать огромное давление и поднимать тяжелые грузы или спрессовывать материалы с помощью большого поршня.

Ответ: Принцип действия гидравлического пресса основан на законе Паскаля. Давление, создаваемое малой силой на малый поршень, передается через жидкость без изменений на большой поршень. Так как площадь большого поршня больше, то и сила, действующая на него, оказывается во столько же раз больше приложенной силы, во сколько раз площадь большого поршня больше площади малого ($F_2/F_1 = S_2/S_1$). Это позволяет получать значительный выигрыш в силе.