Номер 2, страница 147 - гдз по физике 7 класс учебник Закирова, Аширов

2. Каково назначение гидравлической машины?

1. Как устроена гидравлическая машина.

Гидравлическая машина — это устройство, которое использует жидкость для передачи силы. Её конструкция основана на законе Паскаля. Основными элементами гидравлической машины являются:

1. Два сообщающихся сосуда (цилиндра) с разной площадью поперечного сечения.

2. Два поршня, которые могут свободно перемещаться внутри этих цилиндров.

3. Рабочая жидкость (чаще всего специальное масло), которая заполняет оба цилиндра и соединяющую их трубку. Жидкость используется потому, что она практически несжимаема.

Принцип работы следующий: на поршень меньшего диаметра с площадью $S_1$ прикладывается сила $F_1$. Эта сила создает в жидкости давление $p = F_1/S_1$. Согласно закону Паскаля, это давление передается без изменения во все точки жидкости, в том числе и под большой поршень площадью $S_2$.

Таким образом, на большой поршень действует сила $F_2$, которая равна произведению давления на площадь этого поршня: $F_2 = p \cdot S_2$.

Поскольку давление в обоих цилиндрах одинаково, мы можем записать равенство: $F_1/S_1 = F_2/S_2$.

Из этой формулы следует, что сила $F_2$ больше силы $F_1$ во столько раз, во сколько площадь большого поршня $S_2$ больше площади малого поршня $S_1$: $F_2 = F_1 \cdot (S_2/S_1)$. Это соотношение и обеспечивает выигрыш в силе.

Ответ: Гидравлическая машина состоит из двух соединенных между собой цилиндров разного диаметра, заполненных жидкостью (например, маслом) и оснащенных поршнями. Ее устройство позволяет увеличивать приложенную силу на основе закона Паскаля.

2. Каково назначение гидравлической машины?

Основное назначение гидравлической машины — получение выигрыша в силе. Она служит для того, чтобы с помощью малой силы создавать значительно большую силу.

Это свойство используется в самых разных механизмах и устройствах:

• Гидравлический пресс: используется для штамповки, прессования, выдавливания деталей, где требуются огромные усилия.
• Гидравлический домкрат: позволяет человеку без особых усилий поднимать тяжелые грузы, например, автомобиль.
• Тормозная система автомобиля: небольшое усилие, прилагаемое ногой к педали тормоза, преобразуется в большую силу, которая прижимает тормозные колодки к дискам, обеспечивая эффективное торможение.
• Строительная и дорожная техника: гидравлические приводы используются в экскаваторах, кранах, бульдозерах для управления ковшами, стрелами и другими рабочими органами.

Выигрыш в силе, который дает гидравлическая машина, определяется отношением площадей поршней: $F_2/F_1 = S_2/S_1$. Однако этот выигрыш достигается за счет проигрыша в расстоянии. В соответствии с "золотым правилом механики", работа, совершаемая на обоих поршнях, в идеальном случае одинакова ($A_1 = A_2$). Это значит, что $F_1 \cdot h_1 = F_2 \cdot h_2$, где $h_1$ и $h_2$ — расстояния, на которые перемещаются поршни. Отсюда следует, что малый поршень должен пройти путь в $S_2/S_1$ раз больший, чем путь, который пройдет большой поршень.

Ответ: Назначение гидравлической машины — многократное усиление приложенной силы. Она используется для подъема тяжестей, прессования и в качестве привода в различных механизмах (домкраты, прессы, тормозные системы, строительная техника).