Pascalovo načelo: hidravlično množenje sile
1 · Predvidi
Hidravlično dvigalo ima majhen vhodni bat in precej večji izhodni bat, povezana z zapečatenim fluidom. Če pritisneš na majhen bat, zakaj velik bat dvigne precej težje breme?
- Izhodna sila je enaka vhodni sili, ne glede na velikosti batov.
- Izhodna sila je manjša, ker fluid vpije del potiska.
- Izhodna sila je pomnožena v sorazmerju s tem, koliko večja je površina izhodnega bata.
2 · Pripravi
- Odpri prednastavitev fluid-pascal in pritisni Ponastavi. Dva povezana bata z različnima površinama si delita zapečaten, nestisljiv fluid.
- Omogoči odčitke vhodnega/izhodnega tlaka in sile.
- Nastavi površino vhodnega bata, površino izhodnega bata in vhodno silo za vsak poskus in zabeleži odčitek izhodne sile.
3 · Zberi podatke
| Površina vhodnega bata A₁ (m²) | Površina izhodnega bata A₂ (m²) | Vhodna sila F₁ (N) | Izhodna sila F₂ (N) |
|---|---|---|---|
| 1.00e-3 | 0.01 | 50.00 | |
| 2.00e-3 | 0.02 | 80.00 | |
| 1.00e-3 | 0.05 | 20.00 |
Nariši izhodno silo F₂ (os y) proti razmerju površin A₂/A₁ (os x) za svoje tri poskuse.
4 · Analiziraj
- Za en poskus izračunaj F₂ = F₁ · (A₂/A₁) in primerjaj z odčitkom.
- Pascalovo načelo pravi, da je tlak, priveden zaprtemu fluidu, prenesen enakomerno povsod. Uporabi P = F/A na obeh batih in razloži, zakaj mora biti F₂/F₁ enako A₂/A₁.
5 · Razširi
- Hidravlični dvigalo za avto uporablja majhen bat ročne črpalke, da dvigne celega avta. Z svojimi podatki grobo razloži, kolikokrat večja mora biti površina izhodnega bata dvigala od vhodnega, glede na silo, ki jo lahko daš z roko, in težo avta.
- Če izhodni bat dvigne breme z 10× vhodne sile, kako daleč se premakne izhodni bat glede na to, kako daleč pritisneš vhodni bat? (Namig: pomisli na ohranitev prostornine fluida.)