Pascalov zakon: umnožavanje hidrauličke sile
1 · Predviđanje
Hidraulička dizalica ima mali ulazni klip i mnogo veći izlazni klip, povezane zatvorenim fluidom. Ako pritisneš mali klip, zašto veliki klip diže mnogo teži teret?
- Izlazna sila jednaka je ulaznoj bez obzira na veličine klipova.
- Izlazna sila je manja jer fluid upija dio potiska.
- Izlazna sila umnožava se razmjerno tome koliko je veća površina izlaznog klipa.
2 · Postava
- Otvori postav fluid-pascal i pritisni Resetiraj. Dva povezana klipa različitih površina dijele zatvoren, nestlačiv fluid.
- Omogući očitanja ulaznog/izlaznog tlaka i sile.
- Postavi površinu ulaznog klipa, površinu izlaznog klipa i ulaznu silu za svaki pokušaj i zabilježi očitanje izlazne sile.
3 · Prikupljanje podataka
| Površina ulaznog klipa A₁ (m²) | Površina izlaznog klipa A₂ (m²) | Ulazna sila F₁ (N) | Izlazna sila F₂ (N) |
|---|---|---|---|
| 1.00e-3 | 0.01 | 50.00 | |
| 2.00e-3 | 0.02 | 80.00 | |
| 1.00e-3 | 0.05 | 20.00 |
Nacrtaj izlaznu silu F₂ (y-os) naspram omjera površina A₂/A₁ (x-os) za svoja tri pokušaja.
4 · Analiza
- Za jedan pokušaj izračunaj F₂ = F₁ · (A₂/A₁) i usporedi s očitanjem.
- Pascalov zakon kaže da se tlak priložen zatvorenom fluidu prenosi jednako svugdje. Koristi P = F/A na oba klipa za objašnjenje zašto F₂/F₁ mora biti jednako A₂/A₁.
5 · Proširenje
- Hidraulička dizalica automobila koristi mali klip ručne pumpe za dizanje cijelog automobila. Koristeći svoje podatke, objasni približno koliko puta veća mora biti površina izlaznog klipa dizalice od ulaznog, u odnosu na silu koju možeš dati rukom i težinu automobila.
- Ako izlazni klip diže teret s 10× većom silom od ulazne, koliko se daleko pomiče izlazni klip u usporedbi s time koliko pritišćeš ulazni klip? (Savjet: razmisli o očuvanju volumena fluida.)