Гидравлический пресс
⚡ Физика · 7 класс
Зачем нужен гидравлический пресс
Гидравлический пресс — это машина, которая позволяет малой силой создавать очень большую силу. Его применяют там, где нужно сильное сжатие: при выдавливании масла из семян, прессовании металла, в тормозах автомобилей и в подъёмниках.
Работа пресса основана на свойствах жидкости и на законе Паскаля: давление, производимое на жидкость, передаётся ею одинаково во все стороны без изменения.
Устройство пресса
Гидравлический пресс состоит из двух сообщающихся цилиндров — узкого (малого) и широкого (большого), заполненных жидкостью и закрытых поршнями. Когда на малый поршень действуют силой, под ним создаётся давление. По закону Паскаля это давление одинаково передаётся под большой поршень.
Так как давление на оба поршня одинаково, а площадь большого поршня больше, то и сила, действующая на большой поршень, оказывается больше:
F₂ / F₁ = S₂ / S₁
Это значит: во сколько раз площадь большого поршня больше площади малого, во столько же раз сила на большом поршне больше силы на малом.
| Поршень | Площадь | Сила |
|---|---|---|
| Малый | меньше S₁ | меньше F₁ |
| Большой | больше S₂ | больше F₂ |
Разобранный пример
Площадь малого поршня S₁ = 5 см², большого S₂ = 100 см², на малый поршень давят силой F₁ = 40 Н. Найдём силу на большом поршне:
F₂ = F₁ · (S₂ / S₁) = 40 Н · (100 / 5) = 40 Н · 20 = 800 Н
Пресс дал выигрыш в силе в 20 раз.
Почему пресс не нарушает золотое правило
Может показаться, что пресс создаёт силу «из ничего». На самом деле выигрыш в силе сопровождается таким же проигрышем в пути. Когда малый поршень опускается на большое расстояние, большой поршень поднимается лишь на малое — во столько же раз меньшее, во сколько раз больше площадь. Произведение силы на путь, то есть работа, для обоих поршней одинаково. Это полностью согласуется с золотым правилом механики.
Где применяют гидравлические машины
Гидравлические машины используют очень широко, потому что они позволяют управлять огромными силами:
- прессы для выдавливания масла, прессования металла и картона;
- гидравлические тормоза автомобилей;
- подъёмники и домкраты;
- ковши и стрелы экскаваторов.
Во всех этих устройствах небольшое усилие человека или насоса превращается в большую силу благодаря закону Паскаля.
Частые ошибки. Выигрыш в силе не означает выигрыша в работе: большой поршень проходит во столько же раз меньший путь. Это согласуется с золотым правилом механики. Жидкость в прессе нельзя заменить газом для больших усилий, ведь газ легко сжимается и часть движения уйдёт на его сжатие.
Кратко о главном
- Гидравлический пресс даёт большой выигрыш в силе.
- Его работа основана на законе Паскаля.
- Сила на поршнях во столько раз различается, во сколько различаются их площади.
- Выигрыш в силе сопровождается проигрышем в пути — работа не увеличивается.
- Гидравлические машины применяют в прессах, тормозах, подъёмниках и экскаваторах.