Pascals princip: Hydraulisk kraftforstærkning
1 · Forudsig
En hydraulisk lift har et lille indgangsstempel og et meget større udgangsstempel, forbundet af en forseglet væske. Hvis du trykker på det lille stempel, hvorfor løfter det store stempel så en meget tungere last?
- Udgangskraften er lig med indgangskraften uanset stemplernes størrelser.
- Udgangskraften er mindre, fordi væsken absorberer en del af trykket.
- Udgangskraften forstærkes proportionalt med, hvor meget større udgangsstemplets areal er.
2 · Opsætning
- Åbn forudstillingen fluid-pascal, og tryk på Nulstil. To forbundne stempler med forskellige arealer deler en forseglet, ukomprimerbar væske.
- Slå ind-/udgangstryk- og kraftaflæsningerne til.
- Indstil indgangsstemplets areal, udgangsstemplets areal og indgangskraften for hvert forsøg, og notér udgangskraftaflæsningen.
3 · Saml data
| Indgangsstempelareal A₁ (m²) | Udgangsstempelareal A₂ (m²) | Indgangskraft F₁ (N) | Udgangskraft F₂ (N) |
|---|---|---|---|
| 1.00e-3 | 0.01 | 50.00 | |
| 2.00e-3 | 0.02 | 80.00 | |
| 1.00e-3 | 0.05 | 20.00 |
Afbild udgangskraft F₂ (y-aksen) mod arealforholdet A₂/A₁ (x-aksen) for dine tre forsøg.
4 · Analysér
- Beregn for ét forsøg F₂ = F₁ · (A₂/A₁), og sammenlign med aflæsningen.
- Pascals princip siger, at tryk påført en indelukket væske transmitteres lige stærkt overalt. Brug P = F/A på begge stempler til at forklare, hvorfor F₂/F₁ må være lig A₂/A₁.
5 · Udvid
- En hydraulisk donkraft bruger et lille håndpumpestempel til at løfte en hel bil. Brug dine data til at forklare, omtrent hvor meget større donkraftens udgangsstempelareal må være end dens indgangsstempelareal, i forhold til den kraft, du kan påføre i hånden, og bilens vægt.
- Hvis udgangsstemplet løfter en last med 10× indgangskraften, hvor langt bevæger udgangsstemplet sig så i forhold til, hvor langt du skubber indgangsstemplet? (Hint: tænk på bevarelse af væskevolumen.)