Номер 3, страница 52 - гдз по физике 10 класс учебник Закирова, Аширов

3. В чем заключается закон Паскаля?

3. Закон Паскаля — это один из фундаментальных законов гидростатики и аэростатики, который описывает поведение жидкостей и газов в состоянии покоя под действием внешнего давления.

Формулировка закона: Давление, производимое на покоящуюся жидкость или газ в замкнутом объеме, передается в любую точку этой среды без изменений во всех направлениях.

Это означает следующее:
1. Закон применим к жидкостям и газам (флюидам), так как их частицы (молекулы или атомы) очень подвижны и могут передавать механическое воздействие по всему объему.
2. Если на какую-либо часть поверхности жидкости или газа подействовать внешней силой (например, с помощью поршня), то создаваемое ею дополнительное давление распространится по всему объему. При этом давление в каждой точке жидкости или газа увеличится на одну и ту же величину. Важно понимать, что закон говорит именно о передаче внешнего давления, не учитывая гидростатическое давление, которое создается весом самой жидкости и зависит от глубины.
3. Передача давления происходит во всех направлениях, а сила давления всегда действует перпендикулярно любой поверхности, находящейся внутри жидкости или газа.

Главное практическое применение закона Паскаля — это гидравлические машины (например, пресс, домкрат, подъемник, тормозная система). Они используют свойство жидкости передавать давление для получения выигрыша в силе.

В основе гидравлической машины лежит система из двух соединенных сосудов, заполненных жидкостью (обычно маслом) и закрытых поршнями с разной площадью ($ S_1 $ и $ S_2 $, где $ S_2 > S_1 $).

Когда к малому поршню прикладывают силу $ F_1 $, в жидкости создается давление $ p_1 = \frac{F_1}{S_1} $. Согласно закону Паскаля, это давление передается без изменений во все точки жидкости, в том числе и под большой поршень. Таким образом, давление под большим поршнем $ p_2 $ равно давлению под малым поршнем $ p_1 $:

$ p_1 = p_2 $

Это приводит к ключевому соотношению для гидравлической машины:

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

Из этой формулы можно выразить силу $ F_2 $, которая действует на большой поршень:

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

Поскольку площадь $ S_2 $ больше площади $ S_1 $, то и сила $ F_2 $ будет во столько же раз больше силы $ F_1 $. Это позволяет, приложив небольшое усилие к малому поршню, создавать огромную силу на большом поршне и, например, поднимать очень тяжелые грузы.

Ответ: Закон Паскаля гласит, что давление, оказываемое на жидкость или газ в замкнутом сосуде, передаётся в любую точку этой среды одинаково по всем направлениям. На этом законе основан принцип действия гидравлических устройств (прессов, домкратов, тормозов), позволяющий получить значительный выигрыш в силе. Для гидравлического механизма с двумя поршнями разных площадей ($ S_1 $ и $ S_2 $) соотношение сил ($ F_1 $ и $ F_2 $) описывается формулой $ \frac{F_1}{S_1} = \frac{F_2}{S_2} $.