帕斯卡原理：液压力倍增
1·预测
液压升降机有一个小输入活塞和一个大得多的输出活塞，通过密封流体连接。如果你推动小活塞，为什么大活塞会举起更重的负载？
- 无论活塞尺寸如何，输出力都等于输入力。
- 由于流体吸收了部分推力，输出力较小。
- 输出力与输出活塞面积成正比地倍增。
2·设置
- 打开「帕斯卡原理：液压力倍增（fluid-pascal）」预设并按重置。不同区域的两个相连的活塞共享密封的不可压缩流体。
- 启用输入/输出压力和力读数。
- 为每次试验设定输入活塞面积、输出活塞面积与输入力，并记录输出力读数。
3·收集数据
| 输入活塞面积 A₁ (m²) | 输出活塞面积 A2 (m²) | 输入力F₁ (N) | 输出力 F2 (N) |
|---|---|---|---|
| 1.00e-3 | 0.01 | 50.00 | |
| 2.00e-3 | 0.02 | 80.00 | |
| 1.00e-3 | 0.05 | 20.00 |
针对三次试验，绘制输出力F₂（y轴）相对面积比A₂/A₁（x轴）的关系图。
4·分析
- 对于其中一次试验，计算F₂ = F₁ · (A₂/A₁)，并与读数比较。
- 帕斯卡原理指出，施加于密闭流体的压力会被均等地传递到各处。请对两个活塞使用P = F/A，解释为什么F₂/F₁必须等于A₂/A₁。
5·扩展
- 汽车液压千斤顶利用一个小型手动泵活塞来顶起整辆汽车。请用你的数据，结合手能施加的力与汽车的重量，大致解释千斤顶输出活塞的面积需要比输入活塞面积大多少。
- 如果输出活塞以 10 倍输入力提升负载，那么与推动输入活塞多远相比，输出活塞移动多远？ （提示：考虑流体体积守恒。）