Гидравлический насос: сила жидкости

Слайд 1. Гидравлический насос: сила жидкости

Как с помощью закона Паскаля поднимать многотонные грузы

Слайд 2. Что такое гидравлический насос?

Это механизм, предназначенный для преобразования механической энергии в энергию потока жидкости. В основе его работы лежит закон Паскаля: давление, производимое на жидкость или газ, передается в любую точку без изменений во всех направлениях. Благодаря этому свойству жидкости мы можем получить огромный выигрыш в силе.

Слайд 3. Принцип сообщающихся сосудов

Гидравлическая машина состоит из двух цилиндров разного диаметра, соединенных трубкой. Цилиндры заполнены маслом. Если надавить на малый поршень, давление в жидкости возрастет и передастся большому поршню. Так как площадь большого поршня больше, то и сила, действующая на него со стороны жидкости, будет значительно больше нашей входной силы.

Слайд 4. Устройство ручного насоса

Малый цилиндр — сюда мы прикладываем силу.

Большой цилиндр — здесь совершается полезная работа.

Клапаны — позволяют жидкости течь только в одном направлении.

Резервуар — запас жидкости для заполнения системы.

Манометр — прибор для контроля давления.

Слайд 5. Выигрыш в силе и «Золотое правило»

Сила $F_2$, развиваемая большим поршнем, во столько раз больше силы $F_1$, во сколько площадь $S_2$ больше площади $S_1$:

$$\frac{F_2}{F_1}=\frac{S_2}{S_1}$$

Мы не получаем выигрыша в работе. Чтобы поднять тяжелый груз на высоту $h_2$, нам придется переместить малый поршень на гораздо большее расстояние $h_1$:

$$F_1\cdot h_1=F_2\cdot h_2$$

Слайд 6. Где мы встречаем гидравлику?

Тормозная система автомобиля: нажатие на педаль сжимает колодки с огромной силой.

Экскаваторы и бульдозеры используют гидроцилиндры для управления ковшом.

Гидравлические домкраты позволяют одному человеку поднять многотонный автомобиль.

Прессы для ковки металла и изготовления пластиковых деталей.

Слайд 7. Сравнение ручного и приводного насосов

Слайд 8. Зависимость силы от отношения площадей

График показывает кратность увеличения силы $F_2$ относительно входной силы $F_1$. При увеличении площади рабочего поршня в 50 раз, мы получаем 50-кратный выигрыш в силе.

Слайд 9. Вопросы для обсуждения

Почему в гидравлических насосах используют масло, а не воду (вспомните о коррозии и смазке)?

Будет ли работать гидравлический пресс в невесомости?

Что произойдет, если в трубку с жидкостью попадет пузырек воздуха?

Почему при работе с домкратом нужно сделать много коротких движений ручкой, чтобы поднять машину всего на пару сантиметров?

Слайд 10. Итоги урока

Гидравлический насос работает на основе закона Паскаля.

Жидкость передает давление одинаково во все стороны.

Выигрыш в силе пропорционален отношению площадей поршней.

Мы проигрываем в расстоянии ровно во столько же раз, во сколько выигрываем в силе.

Гидравлика — основа современной строительной и промышленной техники.