Упражнение 41 ГДЗ 7 класс (2022) (Физика)

Почему пресс не дает максимального выигрыша в силе? Какой выигрыш в силе должен был бы давать этот пресс при отсутствии силы трения между поршнем и стенками пресса?
Пресс дает выигрыш в силе, равный 3600 Н / 400 Н = 90 раз
При этом пресс не дает максимального выигрыша в силе из-за наличия силы трения между поршнем и стенками пресса. При отсутствии силы трения пресс должен был бы давать выигрыш в силе – 500см2/5см2 = 100 раз
2. На рисунке изображена упрощенная схема гидравлического подъемника. Груз какой массы можно поднять такой машиной, если известно, что площадь малого поршня 1,2см2, большого — 1440 см2, а сила, действующая на малый поршень, может достигать 1000Н? Трение не учитывать.
3. Можно ли создать машину, подобную гидравлической, используя вместо воды воздух? Ответ обоснуйте.
Машины, использующие вместо воды воздух, существуют — пневматические. В зависимости от того, для чего используется машина, например открывание и закрывание дверей в автобусе и трамвае, целесообразнее использовать пневматику. Но очень часто пневматические машины не могут заменить гидравлику несмотря на то, что в основу работы и тех и других положен закон Паскаля.
4. На рисунке изображена схема автомобильного гидравлического тормоза, где 1 — тормозная педаль, 2 — цилиндр с поршнем, 3 — тормозной цилиндр, 4 — тормозные колодки, 5 — тормозные барабаны, 6 — пружина. Цилиндры и трубки заполнены специальной жидкостью. Рассскажите по этой схеме, как действует тормоз.
Когда человек нажимает на педаль тормоза, то давление во всей тормозной системе, а также и тормозной цилиндр, уменьшается. Это уменьшение, приводит к тому, что давление в тормозном цилиндре становится меньше атмосферного. Поэтому атмосфера прижимает тормозные колодки к тормозному барабану, который соединен с колесом. Из-за силы трения, которая возникает между колодкой и барабаном, автомобиль начинает тормозить.

Решение

1. Выигрыш в силе гидравлического пресса равен отношению силы на большом поршне к силе на малом поршне:

$$k=\frac{F_2}{F_1}=\frac{36\,000}{400}=90.$$

При отсутствии трения выигрыш в силе был бы равен отношению площадей поршней:

$$k=\frac{S_2}{S_1}=\frac{500}{5}=100.$$

Следовательно, пресс не даёт максимального выигрыша из-за силы трения между поршнем и стенками пресса.

2. По закону Паскаля:

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

Тогда сила, действующая на большой поршень:

$$F_2=F_1\frac{S_2}{S_1}=1000\cdot\frac{1440}{1.2}=1\,200\,000\ \text{Н}.$$

Масса груза:

$$m=\frac{F_2}{g}=\frac{1\,200\,000}{10}=120\,000\ \text{кг}=120\ \text{т}.$$

3. Да, можно. Такие машины называются пневматическими. Они работают по тому же закону Паскаля, только вместо жидкости используют воздух. Однако во многих случаях пневматика не может полностью заменить гидравлику, так как воздух сильно сжимается.

4. При нажатии на тормозную педаль давление в жидкости передаётся по всей системе. В тормозном цилиндре поршни прижимают тормозные колодки к барабану. Между колодками и барабаном возникает сила трения, которая препятствует вращению колёс, и автомобиль тормозит.