Номер 4, страница 52 - гдз по физике 10 класс учебник Закирова, Аширов

4. Приведите примеры практического применения закона Паскаля.

Закон Паскаля гласит, что давление, производимое на жидкость или газ в замкнутом объеме, передается в любую точку без изменений во всех направлениях. Этот фундаментальный принцип гидростатики и пневматики нашел широкое применение в технике, так как позволяет создавать устройства, которые многократно увеличивают приложенную силу.

Гидравлический пресс

Это классическое устройство, состоящее из двух соединенных сосудов, заполненных жидкостью (обычно маслом) и закрытых поршнями с разной площадью, $S_1$ и $S_2$. Если к малому поршню приложить силу $F_1$, в жидкости создастся давление $p = F_1 / S_1$. Согласно закону Паскаля, это давление передастся по всему объему жидкости и будет действовать на большой поршень. Сила, действующая на большой поршень, будет равна $F_2 = p \cdot S_2$. Подставив значение давления, получим: $F_2 = (F_1 / S_1) \cdot S_2 = F_1 \cdot (S_2 / S_1)$. Так как площадь большого поршня $S_2$ больше площади малого $S_1$, мы получаем выигрыш в силе, равный отношению их площадей. Гидравлические прессы используются для штамповки, прессования материалов (например, макулатуры или металлолома), а также для подъема очень тяжелых объектов.

Ответ: Гидравлический пресс использует закон Паскаля для получения выигрыша в силе, что позволяет при помощи малого усилия создавать огромное давление и деформировать или перемещать массивные предметы.

Гидравлическая тормозная система

В большинстве современных автомобилей используется гидравлическая тормозная система. Когда водитель нажимает на педаль тормоза, он прилагает усилие к малому поршню в главном тормозном цилиндре. Это создает давление в тормозной жидкости. Давление по системе трубок передается к рабочим тормозным цилиндрам, расположенным у каждого колеса. Поршни в этих цилиндрах имеют значительно большую площадь, чем поршень в главном цилиндре. В результате, на тормозные колодки действует сила, во много раз превышающая усилие на педали, что обеспечивает эффективное замедление и остановку автомобиля.

Ответ: Гидравлическая тормозная система автомобиля применяет закон Паскаля для усиления нажатия на педаль тормоза и создания большой силы, прижимающей тормозные колодки к дискам или барабанам.

Гидравлический домкрат и автомобильный подъемник

Эти устройства предназначены для подъема тяжелых грузов, в первую очередь автомобилей. Принцип их работы аналогичен гидравлическому прессу. Оператор, совершая качающие движения рукояткой (в случае домкрата) или включая насос (в случае подъемника), заставляет малый поршень создавать давление в гидравлическом масле. Это давление передается на большой подъемный поршень. Несмотря на то, что большой поршень поднимается медленно, он развивает огромное усилие, достаточное для подъема многотонного автомобиля.

Ответ: Гидравлический домкрат и подъемник используют закон Паскаля для преобразования небольшого, но многократно повторяемого усилия в огромную подъемную силу.

Гидравлические системы тяжелой техники

Работа стрел экскаваторов, ковшей погрузчиков, отвалов бульдозеров и подъемных механизмов кранов обеспечивается гидравлическими системами. Мощный насос, приводимый в действие двигателем машины, создает высокое давление в гидравлической жидкости. Оператор с помощью джойстиков и рычагов управляет клапанами, которые направляют поток жидкости под давлением в различные гидравлические цилиндры. Это давление заставляет поршни в цилиндрах двигаться, приводя в действие многотонные рабочие органы машины с высокой точностью и огромной силой.

Ответ: В тяжелой технике закон Паскаля позволяет управлять массивными рабочими органами (ковшами, стрелами) с помощью гидравлических цилиндров, где давление жидкости преобразуется в мощное поступательное движение.

Пневматические системы

Пневматические системы работают по тому же закону Паскаля, но в качестве рабочей среды используют сжатый газ, чаще всего воздух. Примеры включают пневматические тормоза грузовиков и поездов, механизмы автоматического открывания дверей в автобусах и вагонах метро, а также разнообразный пневмоинструмент (отбойные молотки, гайковерты, краскопульты). Компрессор создает запас сжатого воздуха в ресивере, а затем это давление передается для совершения полезной работы.

Ответ: Пневматические системы (тормоза, приводы дверей, инструменты) используют давление сжатого газа, которое, согласно закону Паскаля, передается для выполнения работы.