Фізика. 7 клас. Шут

Цей підручник можна завантажити у PDF форматі на сайті тут.

§ 29. Гідравлічні та пневматичні пристрої

Гідравлічний — від грецького слова hydraulikos — водяний.

1. Що таке гідравлічний пристрій. Гідравлічними називаються пристрої (машини, механізми), дія яких ґрунтується на законах руху і рівноваги рідин. Дію гідравлічних машин (рис. 149, а, б; рис. 150) можна пояснити на основі закону Паскаля.

Будь-яка гідравлічна машина складається з двох резервуарів (циліндрів) різного діаметру, що забезпечені поршнями і сполучаються один з одним. Простір під поршнями заповнюється рідиною (рис. 149, а).

Якщо на поверхню рідини у циліндрі I через поршень площею S1 подіяти з деякою силою F1, вона чинитиме на рідину тиск:

Цей тиск за законом Паскаля передаватиметься рідині у циліндрі II без зміни. Тому тиск у циліндрі II буде такий самий і дорівнюватиме р. Визначимо, яку силу F2 необхідно прикласти до другого поршня, щоб рідина перебувала у стані рівноваги, тобто не була витіснена з першого циліндра у другий або назад.

Рис. 149. Гідравлічна машина: а), б) схематичне зображення будови гідравлічної машини

Рис. 150. Промислова гідравлічна машина

За допомогою гідравлічної машини можна малою силою зрівноважувати велику силу

Пневматичний — від грецького слова pneumatos — подув, вітер

Як бачимо, сили, які діють на поршні гідравлічної машини, прямо пропорційні їх площам. Отже, сила F2 у стільки разів більша за силу F1, у скільки разів площа більшого поршня F2 більша від площі меншого поршня S1.

2. Використання гідравлічних пристроїв. Гідравлічні преси та інші гідравлічні пристрої можуть розвивати сили до сотень мільйонів ньютонів. Тому вони використовуються там, де потрібні великі зусилля.

3. Пневматичні пристрої. Закон Паскаля справджується і для газів. Тому дія механізму, в якому рідину замінено стисненим газом, є аналогічною до дії гідравлічного пристрою. На відміну від гідравлічного пристрою, такий пристрій називають пневматичним.

4. Розрахунок тиску. Приклад. На більший поршень гідравлічного преса діє сила 60 кН. Площа великого поршня — 240 см2, малого — 4 см2. Визначте силу, яка діє на малий поршень.

ПОГЛИБТЕ СВОЇ ЗНАННЯ

Виграш у силі для гідравлічної машини.

Гідравлічний прес. Неабиякого виграшу в силі можна досягти, використовуючи різноманітні за конструкцією гідравлічні преси (рис. 151, рис. 152). Схематично будову гідравлічного преса показано на рисунку 151.

Оскільки за законом Паскаля тиск, створений поршнем D, без змін передається поршню В, то сила, з якою поршень В стискає тіло А, буде значно більшою за силу, прикладену до поршня D. Тіло А під час піднімання поршня В утримується нерухомою верхньою платформою гідравлічного преса і стискається. Таким чином досягається виграш у силі.

Рис. 151. Гідравлічний прес: схематичне зображення будови гідравлічного преса

Рис. 152. Промисловий гідравлічний прес

Подумайте і дайте відповідь

  • 1. Які пристрої називаються: гідравлічними? пневматичними?
  • 2. Яка властивість рідин і газів використовується в гідравлічних і пневматичних пристроях?
  • 3. Чи дає гідравлічний прес виграш у силі? Який саме?
  • 4. Опишіть будову гідравлічної машини.

Розв’яжіть задачі та оцініть результати

Вправа 29.

  • 1. Яка вага кулі (рис. 153), якщо рідина в гідравлічному пристрої перебуває у рівновазі, а маса вантажу — 600 кг?
  • 2. На рисунку 154 зображено спрощену схему гідравлічного домкрата, де 1 — тіло, що піднімають, 2 — малий поршень, 3 — клапан, 4 — клапан для опускання вантажу, 5 — великий поршень. Який вантаж можна підняти домкратом, якщо площа малого поршня 1,2 см2, великого — 1440 см2, а сила, що діє на малий поршень, досягає 1 кН. Поясніть принцип дії гідравлічного домкрата.
  • 3. На рисунку 155 наведено схему автомобільного гідравлічного гальма, де 1 — педаль гальма, 2 — циліндр з поршнем, 3, 4 — гальмові колодки, 5 — гальмовий циліндр, 6 — пружина. Циліндри і трубки заповнені спеціальною гальмівною рідиною. Поясніть принцип дії гальма.

Рис. 153. До задачі про визначення ваги кулі

Рис. 154. Схема гідравлічного домкрата

Рис. 155. Схема автомобільного гідравлічного гальма

Підготуйте повідомлення

Види гідравлічних і пневматичних пристроїв та їх використання в техніці.