Параграф 45 ГДЗ Иванов 7 класс (Физика)

Гидравлические машины – это машины, действие которых основано на законах движения и равновесия жидкостей.
2. Как определить выигрыш в силе, который даёт гидравлический пресс (без учёта трения)?
Современные гидравлические прессы могут развивать силу в десятки и сотни миллионов ньютонов.
3. Используя рисунок 148, объясните принцип работы гидравлического пресса. 1 2
В основе действии гидравлического пресса лежит способность жидкостей передавать оказываемое на них давление по всем направлениям. Давление, оказываемое малым поршнем, передается на большой поршень. Так как давление — это отношение силы к площади, то в результате получается выигрыш в силе равный отношению площадей.
Обсуди с товарищем
1. Нужно ли изменить конструкцию гидравлического пресса для его работы на Луне?
Так как пресс работает по принципу гидростатического давления, которое есть и на Земле, и на Луне, то гидравлический пресс будет работать одинаково в обоих случаях.
2. Справедлив ли закон сообщающихся сосудов в условиях невесомости?
Ответ: нет
Так как в состоянии невесомости вес тела равен нулю; давление жидкости так же будет равно нулю, а значит высота уровней воды в сообщающихся сосудах не будет выравниваться под его действием.
ЗАДАНИЕ
1. Используя Интернет, найдите, как устроен автомобильный гидравлический домкрат (рис. 149). Расскажите, как действует такое устройство.
Это стационарный, переносной или передвижной грузоподъемный механизм для подъема и фиксации на заданной высоте тяжелых предметов. Домкрат может использоваться как самостоятельное устройство при выполнении ремонтных или строительных работ, так и в составе более сложных механизмов (кранов, подъемников, прессов и т.д.)
Принцип работы.
1. При нажатии на рычаг насос нагнетает рабочую жидкость в цилиндр. Масло, перемещаясь в цилиндр через специальный клапан, увеличивает давление на поршень, в результате чего приводит его в движение.
2. Вслед за поршнем перемещается шток с подъемной пятой. Клапан не позволяет маслу перетечь обратно в корпус и препятствует опусканию поршня.
3. Чтобы опустить груз, требуется переключить перепускной клапан. При этом масло постепенно возвращается в резервуар; поршень, а вместе с ним опорная площадка с грузом опускаются.
2. Изготовьте модель устройства с применением гидравлической машины, используя справочную литературу или Интернет. Объясните принцип его действия.
Домкрат.
Это стационарный, переносной или передвижной грузоподъемный механизм для подъема и фиксации на заданной высоте тяжелых предметов.
Домкрат может использоваться как самостоятельное устройство при выполнении ремонтных или строительных работ, так и в составе более сложных механизмов (кранов, подъемников, прессов и т.д.)
Схема устройства гидродомкрата.
Цилиндр, который является и рабочим органом, и емкостью для хранения масла.
Поршень с пятой на конце, в верхней части цилиндра, выполняющий подъем объекта.
Насос – это элемент, который обеспечивает выполнение работы.
Рычаг для приложения усилий к плунжерной паре.
3. Понаблюдайте за работой автопогрузчика или самосвала. В их конструкции использованы принципы гидравлической машины. Какие?
Основной частью гидравлической машины являются два соединенных между собой цилиндра разного диаметра, снабженных поршнями. Цилиндры заполнены жидкостью и представляют собой сообщающиеся сосуды. С помощью небольшой силы, приложенной к малому поршню, можно уравновесить существенно большую силу, приложенную к большому поршню.
Упражнение 28.
1. Какой выигрыш в силе можно получить на гидравлических машинах, у которых площади поршней относятся как 2 : 50?
2:50 = F2/F1 = 50/2 = 25
2. Площадь малого поршня гидравлического пресса 10 см2, на него действует сила 200 Н. Площадь большого поршня 200 см2. Какая сила действует на большой поршень?
Решение:
F2/F1 = S2/S1
F2 = (F1*S2)/S1
m = F/g
F2 = (200·0,2)/0,001 = 4 000 Н
Ответ: 4 000Н
3. В гидравлической машине площади поршней равны 20 см2 и 200 см2. На малый поршень поставили гирю массой 2 кг. Гирю какой массы при этом сможет удержать большой поршень?
Решение:
F2/S1 = S2/F1
F = mg;
m2 = (m1*gS2)/gS1 = (4·0.02)/0.002 = 40
Ответ: 40 кг.
4*. Малый поршень гидравлического пресса под действием силы 500 Н опустился на 15 см. При этом большой поршень поднялся на 5 см. Какая сила действует на большой поршень?
Решение:
1) V = S1h1 = S2h2
S2/S1 = h1/h2
2) Давление обоих поршней на жидкость одинаково p1 = p2
3) Найдем силу, которая действует на большой поршень
p1 = p2
F1/S1 = F2/S2
F2 = (F1*S2)/S1 = (500·15)/5 = 1500 H

Вопросы

Гидравлические машины — это машины, действие которых основано на законах движения и равновесия жидкостей.

Современные гидравлические прессы могут развивать силу в десятки и сотни миллионов ньютонов.

В основе действия гидравлического пресса лежит способность жидкости передавать оказываемое на неё давление по всем направлениям. Давление, создаваемое малым поршнем, передаётся на большой поршень. Так как $$p=\frac{F}{S}$$, то получается выигрыш в силе, равный отношению площадей поршней.

Обсуди с товарищем

1. Изменять конструкцию гидравлического пресса для работы на Луне не нужно: он работает за счёт давления жидкости, а не за счёт силы тяжести.

2. Закон сообщающихся сосудов в условиях невесомости не выполняется, так как при отсутствии силы тяжести нет выравнивания уровней жидкости под действием гидростатического давления.

Задание 1

Автомобильный гидравлический домкрат — это грузоподъёмный механизм для подъёма и фиксации тяжёлых предметов на заданной высоте.

Принцип его действия такой:

• при нажатии на рычаг насос нагнетает рабочую жидкость в цилиндр;
• жидкость создаёт давление на поршень, и он поднимается вместе со штоком и опорной пятой;
• обратному перетеканию масла мешает клапан, поэтому груз не опускается сам;
• чтобы опустить груз, открывают перепускной клапан, и масло возвращается в резервуар, после чего поршень опускается.

Задание 2

Моделью устройства с применением гидравлической машины может быть гидродомкрат.

Он состоит из цилиндра с рабочей жидкостью, поршня с пятой, насоса и рычага. При нажатии на рычаг насос создаёт давление в жидкости, а это давление передаётся на поршень. В результате поршень поднимает груз. Чем больше отношение площадей поршней, тем больше выигрыш в силе.

Задание 3

В автопогрузчике и самосвале используют принцип гидравлической машины: давление, создаваемое жидкостью в цилиндре, передаётся на поршень и позволяет получить большую силу при небольшой силе на входе. Это даёт возможность поднимать и опрокидывать тяжёлые грузы.

Упражнение 28

1. Выигрыш в силе равен отношению площадей поршней:

$$\frac{F_2}{F_1}=\frac{S_2}{S_1}=\frac{50}{2}=25$$

Ответ: 25.

2.

Дано: $$S_1=10\ \text{см}^2$$, $$S_2=200\ \text{см}^2$$, $$F_1=200\ \text{Н}$$.

Найти: $$F_2$$.

Решение:

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

$$F_2=F_1\frac{S_2}{S_1}=200\cdot\frac{200}{10}=4000\ \text{Н}$$

Ответ: 4000 Н.

3.

Дано: $$S_1=20\ \text{см}^2$$, $$S_2=200\ \text{см}^2$$, $$m_1=2\ \text{кг}$$.

Найти: $$m_2$$.

Решение:

Для гидравлической машины:

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

Так как $$F=mg$$, то

$$\frac{m_2g}{m_1g}=\frac{S_2}{S_1}$$

$$m_2=m_1\frac{S_2}{S_1}=2\cdot\frac{200}{20}=20\ \text{кг}$$

Ответ: 20 кг.

4*.

Дано: $$F_1=500\ \text{Н}$$, $$h_1=15\ \text{см}$$, $$h_2=5\ \text{см}$$.

Найти: $$F_2$$.

Решение:

Объёмы вытесненной жидкости равны:

$$S_1h_1=S_2h_2$$

Отсюда

$$\frac{S_2}{S_1}=\frac{h_1}{h_2}=\frac{15}{5}=3$$

По закону Паскаля:

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

$$F_2=F_1\frac{S_2}{S_1}=500\cdot 3=1500\ \text{Н}$$

Ответ: 1500 Н.