Pascalov princíp: hydraulické násobenie sily
1 · Predikuj
Hydraulický zdvihák má malý vstupný piest a oveľa väčší výstupný piest, spojené utesnenou kvapalinou. Keď tlačíš na malý piest, prečo veľký piest zdvíha oveľa ťažšie bremeno?
- Výstupná sila sa rovná vstupnej sile bez ohľadu na veľkosti piestov.
- Výstupná sila je menšia, pretože kvapalina pohltí časť dotlačenia.
- Výstupná sila sa znásobí úmerne k tomu, o koľko väčšia je plocha výstupného piestu.
2 · Priprav
- Otvor predvolbu Pascal a stlač Resetovať. Dva spojené piesty rôznych plôch zdieľajú utesnenú, nestlačiteľnú kvapalinu.
- Zapni odčítania vstupného/výstupného tlaku a sily.
- Nastav plochu vstupného piestu, plochu výstupného piestu a vstupnú silu pre každý pokus a zaznamenaj odčítanie výstupnej sily.
3 · Zbieraj údaje
| Plocha vstupného piestu A₁ (m²) | Plocha výstupného piestu A₂ (m²) | Vstupná sila F₁ (N) | Výstupná sila F₂ (N) |
|---|---|---|---|
| 1.00e-3 | 0.01 | 50.00 | |
| 2.00e-3 | 0.02 | 80.00 | |
| 1.00e-3 | 0.05 | 20.00 |
Zaznamenaj výstupnú silu F₂ (os y) verzus pomer plôch A₂/A₁ (os x) pre svoje tri pokusy.
4 · Analyzuj
- Pre jeden pokus vypočítaj F₂ = F₁ · (A₂/A₁) a porovnaj s odčítaním.
- Pascalov princíp hovorí, že tlak aplikovaný na uzavretú kvapalinu sa prenáša rovnako všade. Použi P = F/A na oboch piestoch na vysvetlenie, prečo F₂/F₁ sa musí rovnať A₂/A₁.
5 · Rozšír
- Hydraulický hever auta používa malý piest ručnej pumpy na zdvihnutie celého auta. Použi svoje údaje a vysvetli približne, o koľko väčšia musí byť plocha výstupného piestu heveru než vstupného, vzhľadom na silu, ktorou vieš tlačiť rukou, a tiaž auta.
- Ak výstupný piest zdvíha bremeno 10-násobkom vstupnej sily, ako ďaleko sa pohne výstupný piest v porovnaní s tým, ako ďaleko tlačíš vstupný piest? (Nápoveda: pomysli na zachovanie objemu kvapaliny.)