Principiul lui Pascal: multiplicarea hidraulică a forței
1 · Prezice
Un jack hidraulic are un piston de intrare mic și un piston de ieșire mult mai mare, legate printr-un fluid etanș. Dacă apeși pistonul mic, de ce pistonul mare ridică o sarcină mult mai grea?
- Forța de ieșire egalează forța de intrare indiferent de mărimile pistoanelor.
- Forța de ieșire este mai mică, pentru că fluidul absoarbe o parte din împingere.
- Forța de ieșire este multiplicată proporțional cu cât mai mare este aria pistonului de ieșire.
2 · Montaj
- Deschide presetarea fluid-pascal și apasă Resetează. Două pistoane conectate de arii diferite partajează un fluid etanș, incompresibil.
- Activează citirile de presiune și forță de intrare/ieșire.
- Setează aria pistonului de intrare, aria pistonului de ieșire și forța de intrare pentru fiecare încercare și înregistrează citirea forței de ieșire.
3 · Colectează date
| Aria pistonului de intrare A₁ (m²) | Aria pistonului de ieșire A₂ (m²) | Forța de intrare F₁ (N) | Forța de ieșire F₂ (N) |
|---|---|---|---|
| 1.00e-3 | 0.01 | 50.00 | |
| 2.00e-3 | 0.02 | 80.00 | |
| 1.00e-3 | 0.05 | 20.00 |
Plotează forța de ieșire F₂ (axa y) în funcție de raportul ariilor A₂/A₁ (axa x) pentru cele trei încercări.
4 · Analizează
- Pentru o încercare, calculează F₂ = F₁ · (A₂/A₁) și compară cu citirea.
- Principiul lui Pascal spune că presiunea aplicată unui fluid închis se transmite egal peste tot. Folosește P = F/A pe ambele pistoane pentru a explica de ce F₂/F₁ trebuie să egaleze A₂/A₁.
5 · Extinde
- Un jack hidraulic de mașină folosește un piston mic de pompă de mână pentru a ridica o întreagă mașină. Folosindu-ți datele, explică aproximativ cât mai mare trebuie să fie aria pistonului de ieșire al jack-ului față de aria pistonului de intrare, relativ la forța pe care o poți aplica de mână și greutatea mașinii.
- Dacă pistonul de ieșire ridică o sarcină cu forță de 10× forța de intrare, cât de departe se mișcă pistonul de ieșire comparativ cu cât apeși pistonul de intrare? (Indiciu: gândește-te la conservarea volumului de fluid.)