Номер 3, страница 154 - гдз по физике 7 класс учебник Пёрышкин, Иванов

Задание 32. § 45. Гидравлический пресс. Глава 3. Давление твёрдых тел, жидкостей и газов - номер 3, страница 154.

3. Понаблюдайте за работой автопогрузчика или самосвала. В их конструкции использованы принципы гидравлической машины. Какие?

Решение

Автопогрузчики и самосвалы используют в своей конструкции гидравлические системы для выполнения основной работы — подъема тяжелых грузов. Работа этих систем основана на ключевых принципах гидравлической машины, вытекающих из законов гидростатики.

1. Закон Паскаля. Это фундаментальный принцип, на котором работает любая гидравлическая система. Закон гласит, что давление, оказываемое на поверхность покоящейся несжимаемой жидкости, передается во все точки жидкости одинаково. В гидравлической машине это позволяет получить значительный выигрыш в силе. Система состоит из двух соединенных сосудов с поршнями разной площади. На малый поршень с площадью $S_1$ действует сила $F_1$, создавая в жидкости давление $p$:

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

Это давление передается по всей жидкости и действует на большой поршень с площадью $S_2$. Сила $F_2$, действующая на большой поршень, будет равна:

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

Поскольку площадь большого поршня $S_2$ значительно больше площади малого поршня $S_1$, то и результирующая сила $F_2$ будет во столько же раз больше приложенной силы $F_1$. Отношение $\frac{S_2}{S_1}$ определяет выигрыш в силе.

2. Несжимаемость жидкости. В гидравлических системах используется специальная жидкость (масло), которая обладает очень низкой сжимаемостью. Это свойство критически важно, так как оно обеспечивает эффективную передачу энергии и движения от насоса (малого поршня) к исполнительному механизму — гидроцилиндру (большому поршню) — почти без потерь.

В автопогрузчиках и самосвалах эти принципы применяются следующим образом:

• В самосвале двигатель приводит в действие гидравлический насос. Насос — это устройство, создающее высокое давление, действуя малой силой на малую площадь. Это давление передается по трубкам с гидравлической жидкостью к большому подъемному цилиндру. Поршень этого цилиндра имеет большую площадь, и под действием давления жидкости возникает огромная сила, которая поднимает тяжелый кузов с грузом.
• В автопогрузчике гидравлическая система работает аналогично для подъема и наклона вилочного захвата. Насос нагнетает масло в гидроцилиндры мачты. Давление масла создает в них подъемную силу, достаточную для работы с грузами, масса которых может достигать нескольких тонн.

Таким образом, в обоих видах техники используется принцип многократного усиления небольшой силы, приложенной к жидкости, для совершения работы по перемещению очень тяжелых объектов.

Ответ:

В конструкции автопогрузчика и самосвала использованы следующие принципы гидравлической машины:

1. Закон Паскаля: позволяет получить значительный выигрыш в силе. Давление, создаваемое насосом, передается через жидкость и создает на поршне большого рабочего цилиндра во много раз большую силу, достаточную для подъема кузова самосвала или вил погрузчика.
2. Свойство несжимаемости жидкости: обеспечивает эффективную передачу давления и силы от насоса к исполнительному механизму практически без потерь.