Гидравлический пресс изготовлен с использованием двух вертикальных цилиндрических сообщающихся сосудов, заполненных жидкостью и закрытых лёгкими поршнями. Радиус большего поршня этого пресса превосходит радиус меньшего поршня в 5 раз. На малый поршень положили груз массой 20 кг, удерживая больший поршень неподвижным. Определите модуль силы давления жидкости на больший поршень. Атмосферным давлением пренебречь.
Спрятать решение
Решение.
Запишем закон гидравлического пресса:
где 
— площадь поршня, F — сила, действующая на соответствующий поршень.
На малый поршень действует сила тяжести груза, а на большой — сила, по модулю равная силе давления жидкости (согласно третьему закону Ньютона).
Найдем, чему равна сила давления жидкости на большой поршень:
Ответ: 5000 Н.
Задание ЕГЭ по физике: Гидравлический пресс изготовлен с использованием двух вертикальных цилиндрических сообщающихся сосудов, заполненных жидкостью и закрытых лёгкими поршнями. Радиус большего поршня этого пресса превосходит радиус меньшего поршня в 5 раз. На малый поршень положили груз массой 20 кг, удерживая больший поршень неподвижным. Определите модуль силы давления жидкости на больший поршень.
Единый Государственный Экзамен 2020-2021 учебный год. Официальный сайт. Открытый банк заданий ФИПИ. Ответы на Тесты. Физика. 11 класс. ФИПИ. ВПР. ЕГЭ. ФГОС. ОРКСЭ. СТАТГРАД. ГИА. Школа России. 21 век. ГДЗ. Решебник.
На данной странице для учеников 11 класса, мы предлагаем вам прочитать или бесплатно скачать ответы и задания по Физики из Открытого банка заданий ФИПИ. 1 вариант, 2 вариант. С помощью этих заданий с решением и ответами вы можете в спокойной обстановке пройти тесты, написать решение, приготовиться реальному экзамену ЕГЭ в школе и решить все задачи на 5-ку! После прохождения данных тестов, вы сами себе скажите, что я решу ЕГЭ! Воспользуйтесь бесплатной возможностью улучшить свои знания по предмету с помощью данных тестов и кимов по ЕГЭ
Задания и тесты ЕГЭ по Физике
Задание 4 № 9496
Гидравлический пресс изготовлен с использованием двух вертикальных цилиндрических сообщающихся сосудов, заполненных жидкостью и закрытых лёгкими поршнями. Радиус большего поршня этого пресса превосходит радиус меньшего поршня в 5 раз. На малый поршень положили груз массой 20 кг, удерживая больший поршень неподвижным. Определите модуль силы давления жидкости на больший поршень.
Раздел кодификатора ФИПИ: 1.3.3 Закон Паскаля
.
Закон Паскаля. Гидравлический пресс
Код ОГЭ 1.21. Закон Паскаля. Гидравлический пресс.
Для жидкостей и газов справедлив закон Паскаля: Жидкости и газы передают оказываемое на них давление без изменения по всем направлениям во все точки жидкости или газа.
Закон Паскаля позволяет объяснить особое свойство сообщающихся сосудов, то есть сосудов, соединённых между собой каналом, заполненным жидкостью.
Закон сообщающихся сосудов: В сообщающихся сосудах однородная жидкость всегда устанавливается на одном уровне.
Жидкость находится в покое, поэтому на любом уровне (см. пунктир на рисунке) давление в левом сосуде должно равняться давлению в правом сосуде:
pа + p1gh1 = pа + p2gh2 => h1 = h2
Внимание! Если в сообщающихся сосудах находятся две несмешивающиеся жидкости разными плотностями, то уровни жидкостей будут разными. Из равенства pа + p1gh1 = pа + p2gh2 следует, что отношение высот столбов жидкостей по отношению любому уровню, выше которого в каждом из сосудов находятся жидкости одного сорта, равно обратному отношению плотностей: 
Гидравлический пресс представляет собой два сообщающихся сосуда с различной площадью поперечного сечения, в которых имеются поршни, плотно прилегающие к стенкам сосудов.
Давление, оказываемое на поршень меньшей площади, в соответствии с законом Паскаля передаётся без изменения во все точки жидкости, в том числе находящиеся непосредственно под вторым поршнем:
Гидравлический пресс даёт выигрыш в силе, равный отношению площади большего поршня к площади меньшего поршня: 
Внимание! Как и в других простых механизмах, выигрыша в работе нет: при опускании малого поршня совершается работа, равная работе, совершаемой при подъёме большего поршня (если отсутствуют силы трения и сопротивления).
Конспект урока «Закон Паскаля. Гидравлический пресс».
Следующая тема: «Закон Архимеда. Условие плавания тел».
15 января 2023 00:46
478
Гидравлический пресс изготовлен с использованием двух вертикальных цилиндрических сообщающихся сосудов, заполненных жидкостью и закрытых лёгкими поршнями. Если на малый поршень этого пресса положить груз массой 40 кг, удерживая больший поршень неподвижным, то сила давления жидкости на больший поршень будет равна по модулю 900 Н. Во сколько раз радиус большего поршня пресса превосходит радиус меньшего поршня?Подробное решение, пожалуйста
Посмотреть ответы
1)
Сила, действующая на малый поршень:
F₁ = m₁*g = 40*10 = 400 Н
Площадь малого поршня:
S₁ = π*(R₁)²
2)
Сила, действующая на большой поршень:
F₂ = 900 H — по условию задачи
Площадь большого поршня:
S₁ = π*(R₂)²
3)
Запишем закон гидравлического пресса:
S₂/S₁ = F₂/F₁
(R₂/R₁)² = 900 / 400
R₂/R₁ = 30/20 = 3/2 или радиус большого поршня в полтора раза больше радиуса малого поршня.
Еще вопросы по категории Физика
Дидактический материал
По физики 7 классы
Пособие для учителя
Тема : Гидравлический пресс
Разработал
Аристенко Евгений Игоревич
Гидравлический пресс
На карточке рисунок гидравлического пресса
(рис 6)
Увеличенная шкала манометра позволяет оценить
давление масла . Это давление называется действием силы F конец рукоятки рычага ,движущего малый поршень вниз .
Такое же давление по закону Паскаля передается
на большой поршень ,который ,поднимаясь вверх ,сжимает брусок из металла .
По рисункам Карточек этой серии прежде всего
следует изучить устройство и действие гидравлического пресса .При этом
полезно продемонстрировать действующую модель пресса и обратить внимание
учащихся на единицу давления –мегапаскаль (1 Мпа=1000 000 Па).
После этого дать задание на расчёт сил
,действующих на поршни , и на вычисление выигрыша в силе .Наглядно показать
,что при этом получается такой же проигрыш в высоте .
Пример решение по карточке №5
1.Цена деление шкалы манометра :
2.Давление масла по манометру :
Р=(9,0
0,3)Мпа
3.Сила ,действующая на большой поршень
пресса :
=p
, =9000
*0,0060
= 54 кН
Рис. 6
.Образец карточки 6
4.Сила
,действующая на малый поршень пресса :
FI=P
, 
=9000
*0,00015=1,35 кН
1,35кН
5.Сила увеличилась в 54 000 Н:1350
Н=40 раз, как и площадь поршней : 60 с
= 40.Однако большой
поршень при этом поднялся на высоту ,в 40 раз меньшую ,чем та ,на которую
опустился малый поршень ,так как определенный объём масла , вытесненным малым
поршнем должен распределится теперь по большой площади ,следовательно высота
этого слоя будет меньше.
По рисунку видно ,что малый поршень
действует при помощи рычага ,точкой опоры которого служит его правый конец,
шарнирно связанный с неподвижной опорой .
На другой конец рычага действуют вниз
силой (F) .Это усиление
,увеличенное на более коротком плече во столько раз ,во сколько оно меньше
длинного , через тягу, шарнирно
прикреплённую к рычагу ,передаётся
поршню и маслу.
6. Длинное плечо рычага 
=150мм+50мм=200мм) больше
,чем короткое ,в 4 раза
(200 мм:50мм=4).Следовательно ,сила F, действующая на длинный конец рычага ,должна быть в 4 раза меньше ,чем
та, которая действует на поршень :
F=1350 Н:4=337,5
Н 340 Н
7. Если
рукоятка опустится на высоту 200мм,то малый поршень переместится на расстояние
,в 4 раза меньше (
=200мм:4=50мм). Большой же
поршень при этом переместиться вверх на расстояние в 40 раз меньше ,чем малый2
вниз
=50:40=1,25мм)
8.Работа : а)силы ,действующей на рычаг
:б)силы ,действующей на большой поршень пресса .
а) А= Fh
, А=337,5Н*0,2м=67,5 ДЖ;
б) 
=
=54 000Н*0,00125м=67,5Дж
Эти
работы теоретически равны ,но в практической жизни из –за сил сопротивления
полезная работа всегда меньше полной : 
Если КПД =85%,то
полезная работа 
=0,85
=0,85*67,5 Дж=57,3*Дж
Зная
работу и высоту подъема большого поршня ,можно определить силу ,
Которая
сжимает брусок :
, 
=
=46 000Н=46кН
9.Давление
на нижнюю поверхность бруска
=
=
=92 000
=92 МПА
Пример программированного упражнения
Вопросы
1.Давление масла ,Мпа.
2.Сила ,действующая на малый поршень
,Н.
3.Сила ,действующая на рукоятку насоса
,Н
На каждой карточке представлен индекс
,указывающий римскими цифрами серию ,которой принадлежит карточка !
К каждой серии даны вопросы и ответы на
них .Вопросы для всех карточек данной серии одинаковы ,чтобы их постановка
не затрудняла учителя .Однако каждый
ученик работает самостоятельно с предложенной карточкой .
Ответы на вопросы представлены в виде
таблиц ,в которых они расположены по вертикали согласно номерам вопросов ,
а по горизонтали –номера карточек
Следует иметь в виду , что расчеты при
заполнении таблиц с ответами делались в соответствии с правилами приближенных
вычислений :
В промежуточных ответах сохранялись три
значащие цифры , а в окончательном результате-две. Округление чисел с
добавлением единицы в
Последнюю цифру разряда производилось
тогда ,когда последняя цифра была равна или более 5. Дополнительные данные
,например числа из
Справочных таблиц ,брались не менее как
с двумя значащими цифрами .
Ответы к карточкам №1,3,5,7,9
|
· |
II |
III |
Код для проверки : |
|
|
1 |
5.5 |
540 |
310 |
№1-315 |
|
2 |
4.4 |
940 |
210 |
№3-142 |
|
3 |
4.5 |
1350 |
280 |
№5-534 |
|
4 |
7.2 |
830 |
340 |
№7-421 |
|
5 |
9.0 |
1100 |
180 |
№9-251 |
Ответы к карточкам №2,4,6,8,10
|
· |
II |
III |
Код для проверки : |
|
|
1 |
4.8 |
96 |
180 |
№2-524 |
|
2 |
1.2 |
540 |
107 |
№4-341 |
|
3 |
6.4 |
700 |
150 |
№6-152 |
|
4 |
2.7 |
1300 |
135 |
№8-423 |
|
5 |
4.5 |
480 |
30 |
№10-215 |
Вопросы
к карточкам «Гидравлический пресс»
1.Цена
деления шкалы манометра.
2.Каково
давление масла на поршни ?
3.Вычислите
силу ,действующую на большой поршень .
4.Вычислите
силу ,действующую на малый поршень .
5.Какой
выигрыш в силе получается на этом процессе ? Во сколько раз проигрываем при
этом пути ?
6.
Какую силу надо приложить к рукоятке рычага ,чтобы создать давление на масло
,указанное манометром ?
7.На
какую высоту переместится вниз малый поршень ,а вверх большой ,когда рукоятка
насоса опустится на 200мм?
8.Полагая
КПД пресса равным 85%,рассчитайте силу, с которой большой поршень будет давить
на брусок .
9.Вычислите
давление поршня на нижнюю поверхность бруска .
|
Вопросы |
Ответы на вопросы по карточкам |
|||||||||||
|
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
10 |
А |
б |
|
|
1.Цена деление шкалы манометра , МПа |
0,5 |
0,5 |
0,5 |
0,2 |
0,5 |
0,2 |
0,4 |
0,1 |
0,2 |
0,05 |
0,1 |
0,5 |
|
2.Давление масла в процессе по манометру Абсолютная погрешность ,МПа( |
4,5 0,3 |
4,5 0,3 |
5,5 0,3 |
6,4 0,1 |
9,0 0,3 |
4,8 0,1 |
7,2 0,2 |
2,70 0,05 |
4,4 0,1 |
1,20 0,03 |
2,70 0,05 |
14,3 0,3 |
|
3.Сила ,действующая на большой поршень пресса ,кН. |
23 |
27 |
3,3 |
45 |
54 |
14 |
37 |
21 |
29 |
3,8 |
30 |
134 |
|
4.Сила действующая на малый поршень пресса,кН |
0,54 |
0,54 |
0,83 |
1,3 |
1,35 |
0,48 |
0,94 |
0,54 |
1,1 |
0,096 |
0,81 |
5,6 |
|
5.Выигрыш в силе или проигрыш пути ,раз |
42 |
50 |
40 |
35 |
40 |
30 |
40 |
38 |
26 |
40 |
37 |
24 |
|
6.Сила ,которую надо приложить к рукоятке |
180 |
135 |
210 |
180 |
340 |
107 |
310 |
150 |
310 |
30 |
200 |
1600 |
|
7.Перемещение поршней при опускании рукоятки 200мм а )малого поршня б) большого поршня |
67 1,6 |
50 1,0 |
50 1,3 |
29 0,82 |
50 1,3 |
44 1,5 |
67 1,7 |
57 1,6 |
57 2,2 |
62 1,5 |
50 1,4 |
57 2,7 |
|
8,Сила действующая на большой поршень с учетом КПД =0,85кН |
19 |
23 |
28 |
38 |
46 |
12 |
32 |
17 |
24 |
3,3 |
25 |
11,3 |
|
Давление Прессом,МПа |
96 |
14 |
160 |
25 |
92 |
15 |
53 |
44 |
80 |
2,7 |
6,3 |
75 |
Карточки
Содержание:
- § 1 Гидравлическая машина
- § 2 Гидравлический пресс
- § 3 Решение задач
- § 4 Важно запомнить
§ 1 Гидравлическая машина
В этом уроке мы изучим устройство и принцип действия гидравлических машин.
В жизни человеку очень часто приходится сталкиваться с такими ситуациями, где нужно поднять груз большой массы на высоту или сжать какое-либо тело. Например, автомобилисту нужно сменить проколотое колесо. Для этого нужно приподнять автомобиль. Поднять 5 кг, 10 кг взрослому человеку не так сложно. Но поднять автомобиль? Или нужно выжать масло из семян подсолнуха, спрессовать бумагу. И вот в таких случаях на помощь приходят разные механизмы, позволяющие получить большую силу, прилагая незначительные усилия.
Одним из таких механизмов является гидравлическая машина.
Гидравлическая машина (от греческого слова гидравликос – водяной) – это машина, действие которой основано на законах движения и равновесия жидкостей. Первая гидравлическая машина была создана Паскалем, который называл ее машиной для увеличения силы.
Гидравлическая машина представляет собой сообщающиеся сосуды – два соединенных друг с другом цилиндра разного диаметра, снабженных поршнями и заполненных жидкостью (водой или маслом).
Рассмотрим принцип действия гидравлической машины. Обозначим площадь поршня в малом цилиндре S1, площадь поршня в большом цилиндре – S2, F1 и F2 – силы, действующие на поршни.
Если на поршень S1 подействовать с силой F1, то давление в малом цилиндре будет определяться по формуле:
Давление в большом цилиндре:
По закону Паскаля давление, производимое на жидкость или газ, передается в каждую точку по всем направлениям одинаково. Значит, давление в обоих цилиндрах будет одинаковым: p1 = p2 . Тогда можем приравнять правые части этих формул:
Читается эта формула так: сила F2, действующая на большой поршень, во столько раз больше силы F1, действующей на малый поршень, во сколько раз площадь большого поршня S2 больше площади малого поршняS1. Отношение F2 к F1показывается выигрышем в силе.
Итак, сделаем вывод. Приложив незначительное усилие F1 к малому поршню, мы можем получить во столько раз большую силу F2 на большом поршне, во сколько раз его площадь превышает площадь малого поршня.
Выигрыш в силе, полученный при помощи гидравлической машины, равен отношению площадей поршней.
§ 2 Гидравлический пресс
Гидравлическая машина, служащая для прессования (сдавливания), называется гидравлическим прессом.
Принцип действия гидравлического пресса таков: на платформу большого поршня 2 кладется прессуемое тело 3. При помощи малого поршня 1 создается давление на жидкость, которое по закону Паскаля передается в каждую точку жидкости, заполняющей цилиндры. Так как площадь большого поршня во много раз больше площади малого, то и действующая на него сила окажется во столько же раз больше. Под действием этой силы большой поршень поднимается и сжимает тело. За значением давления, возникающего в жидкости, следят при помощи деформационного манометра 4, соединенного с предохранительным клапаном 5, который автоматически открывается при превышении допустимого значения давления. Клапаны 6 и 7 служат для перекачивания жидкости: при подъеме малого поршня 1 открывается клапан 6, и жидкость поступает в малый сосуд; при нажатии давление увеличивается, и этот клапан закрывается; открывается клапан 7, и жидкость переходит в большой сосуд.
Гидравлические прессы применяются для выжимания масла на маслобойных заводах, для прессования фанеры, картона, сена. В автомобилях используется гидравлический тормоз, в мастерских и в быту применяют гидравлический домкрат.
§ 3 Решение задач
Рассмотрим решение задачи на расчет выигрыша в силе в гидравлических машинах.
Запишем условие задачи. Нам известны масса m= 1500 кг, площадь малого поршня S1 = 10 см2 = 0, 001 м2, площадь большого поршня S2 = 0,1 м2. Найти F1.
Решение: Запишем формулу выигрыша в силе при помощи гидравлической машины:
Ответ: сила, приложенная к малому поршню,150 Н
Запишем условие задачи: F1= 200 Н, p = 400000 Па, S2 =0,04 м2. Найти показания динамометра, т.е. силу F2 = ? S1 =?
Ответ:F2 = 16 000 Н, S1 = 5 см2
§ 4 Важно запомнить
Гидравлическая машина – это машина, действие которой основано на законе Паскаля.
Гидравлическая машина представляет собой сообщающиеся сосуды – два соединенных друг с другом цилиндра разного диаметра, снабженных поршнями и заполненных жидкостью.
Выигрыш в силе, полученный при помощи гидравлической машины, равен отношению площадей поршней.
Гидравлическая машина, служащая для прессования (сдавливания), называется гидравлическим прессом.
Гидравлические прессы применяются для выжимания масла, для прессования фанеры, картона, сена. В автомашинах используется гидравлический тормоз, для подъема груза предназначен гидравлический домкрат.
Список использованной литературы:
- Волков В.А. Поурочные разработки по физике: 7 класс. – 3-е изд. – М.: ВАКО, 2009. – 368 с.
- Волков В.А. Тесты по физике: 7-9 классы. – М.: ВАКО, 2009. – 224 с. – (Мастерская учителя физики).
- Кирик Л.А. Физика -7. Разноуровневые самостоятельные и контрольные работы. — М.: Илекса, 2008. – 192 с.
- Контрольно-измерительные материалы. Физика: 7 класс / Сост. Зорин Н.И. – М.: ВАКО, 2012. – 80 с.
- Марон А.Е., Марон Е.А. Физика. 7 Дидактические материалы. – М.: Дрофа, 2010. – 128 с.
- Перышкин А.В. Физика. 7 класс — М.: Дрофа, 2011.
- Тихомирова С.А. Физика в пословицах и поговорках, стихах и прозе, сказках и анекдотах. Пособие для учителя. – М.: Новая школа, 2002. – 144 с.
- Я иду на урок физики: 7 класс. Часть III: Книга для учителя. – М.: Издательство «Первое сентября», 2002. – 272 с.
Использованные изображения: