Nguyên lý Pascal: Nhân lực thủy lực
1 · Dự đoán
Thang máy thủy lực có một piston đầu vào nhỏ và một piston đầu ra lớn hơn nhiều, được nối với nhau bằng chất lỏng kín. Nếu bạn ấn vào piston nhỏ, tại sao piston lớn lại nâng một vật nặng hơn nhiều?
- Lực đầu ra bằng lực đầu vào bất kể kích thước piston.
- Lực xuất ra nhỏ hơn vì chất lỏng hấp thụ một phần lực đẩy.
- Lực đầu ra được nhân lên tỷ lệ với diện tích của piston đầu ra lớn hơn bao nhiêu.
2 · Thiết lập
- Mở cài đặt trước chất lỏng-pascal và nhấn Đặt lại. Hai piston được nối với nhau ở các khu vực khác nhau dùng chung một chất lỏng kín, không thể nén được.
- Kích hoạt các chỉ số áp suất đầu vào/đầu ra và lực.
- Thiết lập diện tích piston đầu vào, diện tích piston đầu ra và lực đầu vào cho mỗi lần thử và ghi lại số đọc lực đầu ra.
3 · Thu thập dữ liệu
| Diện tích piston đầu vào A₁ (m²) | Diện tích piston đầu ra A₂ (m²) | Lực đầu vào F₁ (N) | Lực đầu ra F₂ (N) |
|---|---|---|---|
| 1.00e-3 | 0.01 | 50.00 | |
| 2.00e-3 | 0.02 | 80.00 | |
| 1.00e-3 | 0.05 | 20.00 |
Vẽ biểu đồ lực đầu ra F₂ (trục y) theo tỷ lệ diện tích A₂/A₁ (trục x) cho ba lần thử của bạn.
4 · Phân tích
- Đối với một lần thử, hãy tính F₂ = F₁ · (A₂/A₁) và so sánh nó với số đọc.
- Nguyên lý Pascal nói rằng áp suất tác dụng lên một chất lỏng kèm theo được truyền như nhau ở mọi nơi. Sử dụng P = F/A trên cả hai pít-tông để giải thích tại sao F₂/F₁ phải bằng A₂/A₁.
5 · Gia hạn
- Kích thủy lực ô tô sử dụng một piston bơm tay nhỏ để nâng toàn bộ ô tô. Sử dụng dữ liệu của bạn, hãy giải thích đại khái diện tích pít-tông đầu ra của kích phải lớn hơn bao nhiêu so với diện tích pít-tông đầu vào của nó, so với lực bạn có thể tác dụng bằng tay và trọng lượng của ô tô.
- Nếu piston đầu ra nâng một tải với lực đầu vào gấp 10 lần thì piston đầu ra sẽ di chuyển bao xa so với khoảng cách bạn đẩy piston đầu vào? (Gợi ý: hãy nghĩ đến sự bảo toàn thể tích chất lỏng.)