Підручник Фізика 7 клас - Бойко М.П. - 2015 рік

Розділ 4 МЕХАНІЧНА РОБОТА ТА ЕНЕРІЯ

§ 59. ГІДРАВЛІЧНІ МАШИНИ

На законі Паскаля ґрунтується дія гідравлічних механізмів (від грец. гідравлікос — водяний), завдяки яким здобувається виграш у силі з використанням властивості рідин передавати тиск однаково у кожну точку рідини. Головна частина будь-якого гідравлічного механізму — гідравлічна машина. Гідравлічна машина (мал. 4.51) — це дві циліндричні сполучені посудини різного діаметра. У посудинах можуть вільно переміщуватися поршні, під якими знаходиться рідина (найчастіше технічне мастило). Якщо до малого поршня, площа якого S1, прикласти силу, вона створюватиме на мастило тиск: p = 7klas_3.files/image475.gif. Тиск у рідині

згідно з законом Паскаля передається в кожну точку рідини однаково. Рідина чинитиме такий самий тиск p і на поршень у другій посудині, площа якого S2. Тому з боку рідини на другий поршень діятиме сила тиску

F2 = pS2. Оскільки p = 7klas_3.files/image476.gif, то F2 = pS2 = 7klas_3.files/image477.gif S2 = F1 7klas_3.files/image478.gif або

7klas_3.files/image469.gif = 7klas_3.files/image478.gif

7klas_3.files/image479.jpg

Мал. 4.51

7klas_3.files/image480.jpg

Мал. 4.52

7klas_3.files/image481.jpg

Мал. 4.53

Це означає, що сила, яка діє на другий поршень, у стільки само разів більша, у скільки разів площа другого поршня більша за площу першого.

Гідравлічна машина дає виграш у силі в стільки разів, у скільки площа її великого поршня більша від площі малого.

Гідравлічна машина — основна частина гідравлічних пресів, які використовують для одержання великих сил тиску під час пресування (стискання) різноманітних матеріалів. За допомогою таких пресів вичавлюють олію з насіння, виготовляють деталі машин, посуд та інші вироби. Підсилювальна дія гідравлічної машини використовується в гальмівних системах багатьох автомобілів, у домкратах і підйомниках. Гідравлічні механізми надають руху стрілам і ковшам екскаваторів (мал. 4.52), бульдозерів, навантажувачів (мал. 4.53), піднімають і опускають кузови самоскидів (мал. 4.54) під час розвантаження, встановлюються на трактори та на інші машини, які використовують у промисловості, будівництві, транспорті.

Схематично будову гідравлічних гальм наведено на мал. 4.55. Коли водій натискає на педаль гальма 1, він приводить у рух поршень 2, який тисне на гальмівну рідину. До циліндра з гальмівною рідиною 3 приєднана трубка 4, яка з’єднує його з гальмівним циліндром.

7klas_3.files/image482.jpg

Мал. 4.54

7klas_3.files/image483.jpg

Мал. 4.55

Два поршні 5, які рухаються в цьому циліндрі, з’єднані з гальмівними колодками 6. Тиск, спричинений дією педалі, передається гальмівною рідиною в гальмівний циліндр і надає руху поршням, які, переборюючи дію пружини 7, притискають гальмівні колодки до гальмівного барабана колеса автомобіля 8, тоді колесо припиняє обертатися.

Проте залишається питання: чи дає гідравлічна машина виграш у роботі?

Визначимо роботу, яку виконує сила F1 під час опускання меншого поршня на відстань h1: А1 = F1h1. Унаслідок тиску на рідину під дією сили рідина з малого циліндра витискається у більший, і піднімає великий поршень на висоту h2. Водночас на скільки зменшився об’єм рідини в одному циліндрі, на стільки само він збільшиться у другому: V1 = V2. Оскільки V1 = h1S1, V2 = h2S2, то h1S1 = h2S2, або 7klas_3.files/image343.gif = 7klas_3.files/image478.gif. Чим більша площа поршня і більша сила, яка діє на нього, тим на меншу відстань він переміщується.

Як бачимо, і в цьому випадку, вигравши на силі, у стільки само разів програють у відстані. Виграшу в роботі гідравлічна машина не дає.





Відвідайте наш новий сайт - Матеріали для Нової української школи - планування, розробки уроків, дидактичні та методичні матеріали, підручники та зошити