Номер Упражнение 32, задание 4 — Физика 7 класс

На рисунке 175 изображён разрез предохранительного клапана. Рассчитайте, какой груз надо повесить на рычаг, чтобы пар через клапан не выходил. Давление в котле в 12 раз больше нормального атмосферного давления. Площадь клапана S = 3 см², вес клапана и вес рычага не учитывать. Плечи сил измерьте по рисунку. Куда нужно переместить груз, если давление пара в котле увеличится; уменьшится? Ответ обоснуйте.

1. Избыточное давление пара на клапан: p = 12p₀ − p₀ = 11 · 10⁵ Па (снаружи на клапан давит атмосфера); сила пара F₁ = pS = 11 · 10⁵ · 3 · 10⁻⁴ = 330 Н. Если считать по полному давлению 12p₀, F₁ = 360 Н — так обычно и делают в школьном решении.
2. По рисунку плечи относятся как l₁ : l₂ = 1 : 5 (клапан на расстоянии 1 см от оси, груз — 5 см). Правило рычага: F₂ = F₁l₁/l₂ = 360/5 = 72 Н (или 66 Н по избыточному давлению), масса груза m = F₂/g ≈ 7,3 кг (≈ 6,7 кг).
3. Если давление в котле растёт, момент силы пара увеличивается — груз надо передвинуть дальше от оси, чтобы увеличить его момент; если давление падает — ближе к оси.