Pascal-elv: hidraulikus erőszorzás
1 · Jóslás
Egy hidraulikus emelőnek kis bemeneti dugattyúja és sokkal nagyobb kimeneti dugattyúja van, zárt folyadékkal összekötve. Ha a kis dugattyúra nyomsz, miért emel a nagy dugattyú sokkal nehezebb terhet?
- A kimeneti erő egyenlő a bemeneti erővel, bármekkorák a dugattyúk.
- A kimeneti erő kisebb, mert a folyadék elnyel egy részt a nyomásból.
- A kimeneti erő megsokszorozódik aszerint, mennyivel nagyobb a kimeneti dugattyú felülete.
2 · Előkészítés
- Nyisd meg a fluid-pascal előbeállítást, és nyomd meg a Visszaállítást. Két, különböző felületű, összekötött dugattyú osztozik egy zárt, összenyomhatatlan folyadékon.
- Engedélyezd a bemeneti/kimeneti nyomás- és erő-kijelzőket.
- Állítsd be a bemeneti dugattyú felületét, a kimeneti dugattyú felületét és a bemeneti erőt minden mérésnél, és rögzítsd a kimeneti erő leolvasását.
3 · Adatgyűjtés
| Bemeneti dugattyúfelület A₁ (m²) | Kimeneti dugattyúfelület A₂ (m²) | Bemeneti erő F₁ (N) | Kimeneti erő F₂ (N) |
|---|---|---|---|
| 1.00e-3 | 0.01 | 50.00 | |
| 2.00e-3 | 0.02 | 80.00 | |
| 1.00e-3 | 0.05 | 20.00 |
Ábrázold a kimeneti erőt F₂ (y-tengely) az A₂/A₁ felületaránnyal (x-tengely) szemben a három mérésedhez.
4 · Elemzés
- Egy mérésnél számítsd ki az F₂ = F₁ · (A₂/A₁)-t, és hasonlítsd a leolvasáshoz.
- A Pascal-elv szerint a zárt folyadékra alkalmazott nyomás mindenhol egyenlően terül el. Használd a P = F/A-t mindkét dugattyún, hogy megmagyarázd, miért kell az F₂/F₁ aránynak egyenlőnek lennie az A₂/A₁ aránnyal.
5 · Kiterjesztés
- Egy autó hidraulikus emelője kis kézipumpa-dugattyúval emeli fel egy egész autót. Az adataiddal magyarázd meg kb., mennyivel kell nagyobbnak lennie az emelő kimeneti dugattyújának felületének a bemenetinél, a kézzel kifejthető erőhöz és az autó súlyához viszonyítva.
- Ha a kimeneti dugattyú 10×-os erővel emel terhet, mennyit mozog a kimeneti dugattyú ahhoz képest, amennyit a bemeneti dugattyút nyomod? (Tipp: gondolkodj a folyadéktérfogat megmaradásáról.)