Online školení hydraulického lisu 7. třídy na Rostelecom Lyceum | Simulátory a analýza úloh

Velmi často se v našem každodenním životě potýkáme s potřebou zvedat a přemisťovat různé předměty. Dokážete zvednout 5 kg břemeno? A 10 kg? Pravděpodobně můžete. A pokud je hmotnost nákladu 200 kg? Jak ukazuje praxe, lidské schopnosti nejsou neomezené. A pak musíte použít „malé triky“, abyste zvýšili sílu lidského vlivu. Nyní se seznámíte s jedním z těchto zařízení, které pomáhá zvyšovat sílu lidského vlivu. Toto zařízení se nazývá hydraulický stroj nebo hydraulický lis. Hydraulický lis umožňuje dosáhnout velkého nárůstu síly použitím malé síly.

Princip činnosti hydraulického lisu

Základem každého hydraulického lisu jsou komunikující nádoby ve formě dvou válců. Průměr jednoho válce je výrazně menší než průměr druhého válce. Válce se plní kapalinou (například vodou, ale nejčastěji olejem nebo jinou kapalinou). Jsou těsně uzavřeny s písty nahoře. Jak je vidět z obrázku 1, plocha jednoho pístu S₁ mnohonásobně menší než plocha druhého pístu S₂. Proto budeme levý píst nazývat malým pístem a pravý velký píst.

Rýže. 1. Válce různých průměrů, uzavřené písty, tvoří základ každého hydraulického lisu.

Řekněme, že na malý píst působí síla F₁. Tato síla bude působit na kapalinu a rozloží se po ploše. S₁. Tlak vyvíjený malým pístem na kapalinu lze vypočítat pomocí vzorce

Podle Pascalova zákona se tento tlak přenese beze změny do jakéhokoli bodu v kapalině. To znamená, že tlak vyvíjený na velký píst, který budeme označovat p₂, bude stejný:

Spojme tento tlak se silou, která působí z kapaliny na velký píst.

To znamená, že síla působící na velký píst bude tolikrát větší než síla působící na malý píst, jako je plocha velkého pístu větší než plocha malého pístu.

Jinými slovy, hydraulický stroj vám umožní získat získat na sílerovný poměru plochy většího pístu k ploše menšího pístu.

Příklad úlohy na použití hydraulického stroje

Zvažme následující problém.

Jakou silou je třeba vyvinout zdvih břemene o hmotnosti 200 kg pomocí hydraulického stroje? Plocha malého pístu je 0,1 m2, plocha velkého pístu je 10 m2.

Napišme si stručné vyjádření problému. Veličiny vztahující se k menšímu pístu (plocha, síla) budou označeny indexem „1“, veličiny vztahující se k velkému pístu – indexem „2“.

Rýže. 2. Napsání stručného popisu problému

Musíme vypočítat sílu F₁. K tomu použijeme výše získaný výraz pro zesílení síly dané hydraulickým strojem.

Pro další řešení si připomeňme, jak se počítá síla, kterou zatížení působí na podpěru – na velký píst:

Nahrazením tohoto vzorce za předchozí získáme konečný vzorec pro výpočty:

Rýže. 3. Odvození pracovního vzorce

Před nahrazením číselných hodnot do pracovního vzorce je nutné zkontrolovat rozměrnost výsledku:

Dosazením číselných údajů z úlohy do pracovního vzorce získáme:

Problém vyřešen. Všimněte si, že výsledná síla je velmi malá. To je hmotnost nákladu vážícího pouhé 2 kg.

Aplikace hydraulických strojů

Hydraulické stroje se používají tam, kde je potřeba velká síla. Miliony automobilů, motocyklů a moderních jízdních kol jsou vybaveny hydraulickými brzdami.

Rýže. 4. Hydraulická brzda na moderním jízdním kole

Buldozery, nakladače, jeřáby využívají hydraulický pohon. Automobiloví nadšenci používají hydraulický zvedák. Moderní hydraulické lisy jsou schopny vytvářet síly několika milionů Newtonů.

Rýže. 5. Výkonný hydraulický lis

Reference

1. Peryshkin A. V. Fyzika. 7. třída – 14. vydání, stereotyp. – M.: Drofa, 2010.
2. Peryshkin A. V. Sbírka úloh z fyziky, ročníky 7–9: 5. vydání, stereotyp. – M: Nakladatelství Examen, 2010.
3. Lukashik V. I., Ivanova E. V. Sbírka úloh z fyziky pro ročníky 7–9 všeobecně vzdělávacích institucí. – 17. vyd. – M.: Vzdělávání, 2004.

Odkazy na internetové zdroje

1. Jednotná sbírka digitálních vzdělávacích zdrojů (zdroj)
2. Jednotná sbírka digitálních vzdělávacích zdrojů (zdroj)

Domácí úkol

1. Lukashik V. I., Ivanova E. V. Sbírka úloh z fyziky pro ročníky 7–9 č. 496–503.