Какой выигрыш в силе дает гидравлическая машина с диаметром большого цилиндра 4 см, если малый цилиндр имеет диаметр 50 см? Какую силу нужно приложить к малому поршню, если гидравлический пресс должен производить силу 2,7 * 10 Н при диаметре малого поршня 3 см и большого 90 см? Если площадь малого поршня составляет 5 см², а большого 500 см², и на малый поршень действует сила 400 Н, а на большой 36 кН, то какой выигрыш в силе дает этот пресс? Почему пресс не может обеспечить максимальный выигрыш в силе? Какой выигрыш в силе мог бы быть в случае отсутствия трения между поршнем и стенками пресса?

Физика 11 класс Гидравлические машины гидравлическая машина выигрыш в силе диаметр цилиндра сила на поршне гидравлический пресс площадь поршня трение между поршнями физика 11 класс Новый

Давайте разберем ваш вопрос по частям, начиная с определения выигрыша в силе, который дает гидравлическая машина.

1. Выигрыш в силе гидравлической машины:

Выигрыш в силе в гидравлической машине определяется по формуле:

F1 / F2 = S1 / S2

где F1 и F2 - силы на малом и большом поршнях соответственно, S1 и S2 - площади малой и большой поршней.

• Диаметр большого цилиндра D2 = 4 см, радиус R2 = D2 / 2 = 2 см.
• Площадь большого поршня S2 = π * R2^2 = π * (2 см)^2 ≈ 12,57 см².
• Диаметр малого цилиндра D1 = 50 см, радиус R1 = D1 / 2 = 25 см.
• Площадь малого поршня S1 = π * R1^2 = π * (25 см)^2 ≈ 1963,5 см².

Теперь подставим значения в формулу:

F1 / F2 = S1 / S2

F1 / F2 = 1963,5 см² / 12,57 см² ≈ 156.5.

Таким образом, выигрыш в силе составляет примерно 156.5 раз.

2. Сила, необходимая для малого поршня:

Теперь рассмотрим второй вопрос о том, какую силу нужно приложить к малому поршню, чтобы гидравлический пресс производил силу 2,7 * 10 Н.

• Сила на большом поршне F2 = 2,7 * 10^3 Н.
• Диаметр малого поршня D1 = 3 см, радиус R1 = 1,5 см.
• Площадь малого поршня S1 = π * R1^2 = π * (1,5 см)^2 ≈ 7,07 см².
• Диаметр большого поршня D2 = 90 см, радиус R2 = 45 см.
• Площадь большого поршня S2 = π * R2^2 = π * (45 см)^2 ≈ 6361,73 см².

Теперь подставим значения в формулу:

F1 / F2 = S1 / S2

F1 = F2 * (S1 / S2) = 2,7 * 10^3 Н * (7,07 см² / 6361,73 см²).

F1 ≈ 2,7 * 10^3 Н * 0,00111 ≈ 3 Н.

Таким образом, для достижения силы 2,7 * 10^3 Н на большом поршне необходимо приложить силу около 3 Н к малому поршню.

3. Выигрыш в силе с известными силами:

Теперь давайте найдем выигрыш в силе, если на малый поршень действует сила 400 Н, а на большой 36 кН.

• Сила на малом поршне F1 = 400 Н.
• Сила на большом поршне F2 = 36 кН = 36000 Н.

Выигрыш в силе определяется как:

Выигрыш = F2 / F1 = 36000 Н / 400 Н = 90.

Таким образом, данный пресс дает выигрыш в силе 90 раз.

4. Почему пресс не может обеспечить максимальный выигрыш в силе?

Пресс не может обеспечить максимальный выигрыш в силе из-за наличия трения между поршнями и стенками, а также из-за других факторов, таких как деформации материалов и неидеальная передача силы. Эти факторы уменьшают эффективность работы гидравлической машины.

5. Выигрыш в силе при отсутствии трения:

В случае отсутствия трения выигрыш в силе будет максимальным и будет равен отношению площадей поршней:

Выигрыш = S1 / S2.

Если площади поршней равны 5 см² и 500 см², то:

Выигрыш = 500 см² / 5 см² = 100.

Таким образом, в идеальных условиях без трения выигрыш в силе мог бы составить 100 раз.