Pascals princip: Hydraulisk kraftförstärkning
1 · Förutsäg
En hydraulisk lyft har en liten inmatningskolve och en mycket större utmatningskolve, förbundna av en innesluten fluid. Om du trycker på den lilla kolven, varför lyfter den stora kolven en mycket tyngre last?
- Utgångskraften är lika stor som ingångskraften oavsett kolvstorlekarna.
- Utgångskraften är mindre eftersom fluiden tar upp en del av knuffen.
- Utgångskraften förstoras i proportion till hur mycket större utmatningskolvens area är.
2 · Uppbyggnad
- Öppna förinställningen Pascals princip och tryck på Återställ. Två förbundna kolvar med olika areor delar en innesluten, okompressibel fluid.
- Aktivera avläsningarna av in- och utmatningstryck samt kraft.
- Ställ in inmatningskolvens area, utmatningskolvens area och ingångskraften för varje försök, och notera avläsningen av utgångskraften.
3 · Samla data
| Ingångskolvarea A₁ (m²) | Utgångskolvarea A₂ (m²) | Tillförd kraft F₁ (N) | Utgående kraft F₂ (N) |
|---|---|---|---|
| 1.00e-3 | 0.01 | 50.00 | |
| 2.00e-3 | 0.02 | 80.00 | |
| 1.00e-3 | 0.05 | 20.00 |
Rita utgångskraften F₂ (y-axeln) mot areaförhållandet A₂/A₁ (x-axeln) för dina tre försök.
4 · Analysera
- Beräkna för ett försök F₂ = F₁ · (A₂/A₁) och jämför med avläsningen.
- Pascals princip säger att tryck som tillämpas på en innesluten fluid överförs lika överallt. Använd P = F/A på båda kolvarna för att förklara varför F₂/F₁ måste vara lika med A₂/A₁.
5 · Utvidga
- En hydraulisk biljack använder en liten handpumpskolv för att lyfta en hel bil. Använd dina data för att förklara ungefär hur mycket större jackens utmatningskolvarea måste vara än dess inmatningskolvarea, i förhållande till kraften du kan ge för hand och bilens tyngd.
- Om utmatningskolven lyfter en last med 10× ingångskraften, hur långt rör sig utmatningskolven jämfört med hur långt du trycker in inmatningskolven? (Tips: tänk på bevarande av fluidvolym.)