Физика · 7 класс. Изучите схему, разберите примеры и проверьте себя.
Перемещение жидкости
В идеальной полностью заполненной системе жидкость считают практически несжимаемой. Если нет утечки, объём, вытесненный одним поршнем, равен объёму, занятому при перемещении другого. Для постоянных площадей V = Ss, где s — ход, то есть перемещение поршня, а не его скорость.
Связь ходов
Из равенства объёмов получаем S₁s₁ = S₂s₂. Следовательно, s₂ = S₁s₁/S₂. Чем больше площадь выходного поршня, тем меньше его ход при одном и том же перемещённом объёме. При равных площадях ходы в идеальной системе равны. Для отношения нужно использовать одинаковые единицы площадей и согласованные единицы длин.
Пример
Малый поршень площадью 2 см² прошёл 10 см. Он вытеснил 20 см³ жидкости. Большой поршень площадью 4 см² переместится на 20/4 = 5 см. Здесь идеальная сила на большом поршне может быть вдвое больше, но ход вдвое меньше. Одновременно произвольного выигрыша и в силе, и в расстоянии система не даёт.
Домкрат
В гидравлическом домкрате насос небольшими порциями перемещает жидкость к рабочему цилиндру. Клапаны организуют нужное направление движения, а поршень поднимает нагрузку. Несколько ходов насоса могут соответствовать небольшому подъёму большого поршня. Учебная формула объёмов описывает перенос жидкости; она не заменяет устройство и ограничения реального домкрата.
Гидравлические тормоза
В тормозной системе действие передаётся жидкостью к рабочим механизмам. Затем тормозные элементы взаимодействуют с дисками или барабанами, а движение транспорта зависит также от контакта колёс с дорогой. Нельзя объяснять всё торможение только одним равенством давлений. Важно различать передачу действия и последующую работу тормозных элементов.
Воздух и потери
Пузырьки газа заметно сжимаются, поэтому часть хода может расходоваться на их сжатие. Утечка также нарушает идеальную связь ходов. В расчётных заданиях предполагаются полное заполнение, отсутствие утечки и несжимаемость жидкости. В технической задаче различайте идеальную модель и данные конкретного устройства.
Проверьте себя
S₁ = 2 см², s₁ = 10 см. Вытесненный объём?
20 см³.
Большой поршень площадью 4 см² принимает 20 см³ жидкости без потерь. Его ход?
5 см.
Выигрыш в силе означает произвольный выигрыш и в расстоянии?
Нет, в идеальной системе большему выходному усилию соответствует меньший ход.
Почему пузырьки воздуха нарушают простую связь ходов?
Воздух сжимается, и часть перемещения может тратиться на его сжатие.