Pascalův zákon: hydraulické násobení síly
1 · Predikuj
Hydraulický zvedák má malý vstupní píst a mnohem větší výstupní píst, spojené uzavřenou tekutinou. Když tlačíš na malý píst, proč zvedá velký píst mnohem těžší břemeno?
- Výstupní síla se rovná vstupní síle bez ohledu na velikosti pístů.
- Výstupní síla je menší, protože tekutina část tlačení pohltí.
- Výstupní síla se násobí úměrně k tomu, o kolik větší je plocha výstupního pístu.
2 · Sestavení
- Otevři předvolbu fluid-pascal a stiskni Resetovat. Dva spojené písty různých ploch sdílejí uzavřenou, nestlačitelnou tekutinu.
- Zapni odečty vstupních/výstupních tlaků a sil.
- Nastav plochu vstupního pístu, plochu výstupního pístu a vstupní sílu pro každý pokus a zapiš odečet výstupní síly.
3 · Sbírej data
| Plocha vstupního pístu A₁ (m²) | Plocha výstupního pístu A₂ (m²) | Vstupní síla F₁ (N) | Výstupní síla F₂ (N) |
|---|---|---|---|
| 1.00e-3 | 0.01 | 50.00 | |
| 2.00e-3 | 0.02 | 80.00 | |
| 1.00e-3 | 0.05 | 20.00 |
Vynes výstupní sílu F₂ (osa y) proti poměru ploch A₂/A₁ (osa x) pro své tři pokusy.
4 · Analyzuj
- Pro jeden pokus spočti F₂ = F₁ · (A₂/A₁) a porovnej s odečtem.
- Pascalův zákon říká, že tlak aplikovaný na uzavřenou tekutinu se přenáší všude stejně. Použij P = F/A na obou pístech a vysvětli, proč se F₂/F₁ musí rovnat A₂/A₁.
5 · Rozšiř
- Hydraulický zvedák auta používá malý píst ruční pumpy k zvednutí celého auta. Použij svá data a vysvětli zhruba, o kolik větší musí být plocha výstupního pístu zvedáku než vstupního, vzhledem k síle, kterou dáš rukou, a tíze auta.
- Když výstupní píst zvedá břemeno 10násobkem vstupní síly, jak daleko se pohne výstupní píst ve srovnání s tím, jak daleko tlačíš vstupní píst? (Nápověda: pomysli na zachování objemu tekutiny.)