Номер 1, страница 42 - гдз по физике 8 класс учебник Пурышева, Важеевская

Глава 2. Механические свойства жидкостей, газов и твёрдых тел. Параграф 11. Гидравлическая машина. Гидравлический пресс. Вопросы для самопроверки - номер 1, страница 42.

Условие.

1. Каков принцип действия гидравлической машины?

Решение.

1. Принцип действия гидравлической машины основан на законе Паскаля. Этот закон гласит, что давление, производимое на жидкость или газ, передается в любую точку без изменений во всех направлениях.

Гидравлическая машина, как правило, состоит из двух соединенных между собой цилиндров разного диаметра, которые заполнены жидкостью (например, маслом) и закрыты поршнями. Пусть площадь малого поршня равна $S_1$, а площадь большого поршня — $S_2$.

Когда к малому поршню прикладывается сила $F_1$, она создает под ним давление $p_1$ в жидкости:

$p_1 = \frac{F_1}{S_1}$

В соответствии с законом Паскаля, это давление передается по всему объему жидкости без изменений. Следовательно, такое же давление $p_2 = p_1$ будет действовать и на большой поршень снизу вверх.

Давление $p_2$ создает на большой поршень выталкивающую силу $F_2$:

$F_2 = p_2 \cdot S_2$

Так как $p_1 = p_2$, мы можем приравнять выражения для давлений:

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

Из этого равенства следует, что силы, действующие на поршни, пропорциональны их площадям. Силу, действующую на большой поршень, можно выразить так:

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

Поскольку площадь большого поршня $S_2$ больше площади малого $S_1$, то и сила $F_2$ будет во столько же раз больше силы $F_1$. Это означает, что гидравлическая машина дает выигрыш в силе, равный отношению площадей поршней. Таким образом, прикладывая небольшое усилие к малому поршню, можно поднимать очень тяжелые грузы, установленные на большом поршне.

Ответ: Принцип действия гидравлической машины основан на законе Паскаля, который утверждает, что давление в замкнутой жидкости передается одинаково во всех направлениях. Это позволяет получать выигрыш в силе: малая сила, приложенная к поршню малой площади, создает в жидкости давление, которое, действуя на поршень большой площади, порождает большую силу. Выигрыш в силе равен отношению площади большого поршня к площади малого.