Номер 468, страница 58 - гдз по физике 7-9 класс сборник задач Перышкин

7 класс. Давление твёрдых тел, жидкостей и газов. 20. Вес воздуха. Атмосферное давление. Опыт Торричелли. Гидравлические механизмы - номер 468, страница 58.

Решение.

Гидравлический пресс не будет действовать абсолютно одинаково на Земле и на Луне, хотя основной физический принцип, лежащий в основе его работы, будет неизменным в обоих случаях. Рассмотрим этот вопрос подробнее.

Принцип действия гидравлического пресса

Работа гидравлического пресса основана на законе Паскаля, который гласит, что давление, производимое на жидкость, находящуюся в замкнутом сосуде, передается в любую точку без изменений во всех направлениях. В идеальном гидравлическом прессе выигрыш в силе определяется отношением площадей поршней:

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

где $F_1$ и $F_2$ — силы, действующие на малый и большой поршни соответственно, а $S_1$ и $S_2$ — их площади.

Это соотношение является геометрической характеристикой пресса и не зависит от ускорения свободного падения $\text{g}$. Таким образом, выигрыш в силе, который обеспечивает пресс, будет одинаковым как на Земле, так и на Луне. Если на Земле пресс дает выигрыш в силе в 100 раз, то и на Луне он будет давать выигрыш в 100 раз.

Различия в работе

Несмотря на одинаковый выигрыш в силе, практическая работа пресса будет отличаться по нескольким причинам:

1. Влияние гравитации на поднимаемый груз. Сила тяжести на Луне примерно в 6 раз меньше, чем на Земле ($g_{Луны} \approx \frac{1}{6} g_{Земли}$). Это означает, что вес любого тела (сила, с которой оно давит на опору) на Луне будет в 6 раз меньше. Чтобы поднять на большом поршне тело массой $\text{m}$, на Земле нужно преодолеть силу $F_{2,Земля} = m \cdot g_{Земли}$. На Луне эта сила будет $F_{2,Луна} = m \cdot g_{Луны}$. Следовательно, сила $F_1$, которую нужно приложить к малому поршню, на Луне будет примерно в 6 раз меньше, чем на Земле для подъема одного и того же объекта.

2. Вес поршней и жидкости. Сами поршни и рабочая жидкость в прессе также имеют массу и, соответственно, вес. Этот вес создает начальное давление в системе. Поскольку сила тяжести на Луне меньше, вес поршней и столба жидкости будет также меньше. Это приведет к меньшему начальному давлению и может незначительно изменить рабочие характеристики по сравнению с земными условиями. Однако в большинстве случаев этот эффект пренебрежимо мал по сравнению с рабочими силами.

3. Условия окружающей среды. Условия на Луне (глубокий вакуум, экстремальные перепады температур) могут кардинально повлиять на работоспособность пресса, не предназначенного для таких условий. Рабочая жидкость может закипеть в вакууме или замерзнуть при низкой температуре, а уплотнения могут потерять герметичность.

Вывод

Таким образом, хотя фундаментальный принцип усиления силы гидравлического пресса сохраняется, его практическое действие на Луне не будет одинаковым по сравнению с Землей. Главное отличие заключается в том, что для выполнения той же работы (например, для подъема объекта определенной массы) на Луне потребуется приложить значительно меньшую силу.

Ответ: Нет, гидравлический пресс будет действовать на Земле и на Луне не одинаково. Выигрыш в силе, обеспечиваемый прессом, останется тем же, но из-за меньшей силы тяжести на Луне для поднятия одного и того же тела по массе потребуется приложить к малому поршню силу, которая примерно в 6 раз меньше.