Номер 4, страница 134 - гдз по физике 7 класс учебник Кронгарт, Даданбеков

4. Как устроен и как работает гидравлический пресс?

Гидравлический пресс — это машина, предназначенная для создания больших сжимающих усилий. Его устройство и принцип работы основаны на фундаментальных законах гидравлики.

Устройство гидравлического пресса включает в себя два сообщающихся цилиндра, которые имеют разную площадь поперечного сечения и герметично закрыты поршнями. Один цилиндр, с поршнем меньшей площади ($S_1$), является рабочим (на него прикладывается усилие), а второй, с поршнем большей площади ($S_2$), — исполнительным (создает основное усилие). Пространство внутри цилиндров и соединяющей их трубки полностью заполнено рабочей жидкостью, чаще всего гидравлическим маслом.

Принцип работы пресса основан на законе Паскаля, который гласит, что давление, производимое на жидкость или газ в замкнутом объеме, передается в любую точку без изменений во всех направлениях. Когда на малый поршень прикладывается внешняя сила $F_1$, она создает в жидкости давление $p$, которое можно рассчитать по формуле: $p = \frac{F_1}{S_1}$ Согласно закону Паскаля, это давление равномерно передается по всему объему жидкости и с такой же величиной действует на большой поршень. В результате на большой поршень со стороны жидкости действует выталкивающая сила $F_2$: $F_2 = p \cdot S_2$ Если подставить в эту формулу выражение для давления $p$, получим соотношение: $F_2 = \frac{F_1}{S_1} \cdot S_2$ Из этого следует основное свойство гидравлического пресса: $\frac{F_2}{F_1} = \frac{S_2}{S_1}$ Это означает, что сила, действующая на большой поршень, во столько раз больше силы, приложенной к малому, во сколько раз площадь большого поршня больше площади малого. Таким образом, прикладывая сравнительно небольшое усилие, можно получать огромные сжимающие силы, что и используется для прессования, штамповки, подъема тяжестей и т.д.

Ответ: Гидравлический пресс устроен как два соединенных сосуда с поршнями разной площади ($S_1$ и $S_2$), заполненных жидкостью. Его работа основана на законе Паскаля: приложенная к малому поршню сила $F_1$ создает давление, которое передается жидкости и действует на большой поршень с силой $F_2 = F_1 \cdot \frac{S_2}{S_1}$. За счет того, что площадь большого поршня значительно больше площади малого ($S_2 > S_1$), пресс дает выигрыш в силе, позволяя малым усилием создавать очень большое давление.