Пристрій, принцип роботи гідравлічного преса

Щоб зрозуміти принцип роботи гідравлічного преса, згадаємо правило сполучених посудин. Його автор Блез Паскаль встановив, що якщо вони наповнені однорідною рідиною, то її рівень у всіх судинах однаковий. При цьому конфігурація ємностей і їх розміри не мають значення. У статті будуть описані кілька дослідів з сполученими посудинами, які допоможуть нам розібратися в пристрої і принцип роботи гідравлічного преса.

Експеримент

Припустимо, у нас є сполучені посудини з різною площею поперечного перерізу. Площа меншого позначимо s, більшого — S. Наповнимо ємності рідиною. За законом сполучених посудин поверхні рідин знаходяться на одній висоті.

Закриємо судини зверху поршнями. Можна вважати, що s і S — це площі поршнів. Натиснемо на менший силою f. Він піде вниз, рідина буде перетікати в більший циліндр і поршень зліва почне підніматися. Щоб не дати йому підніматися, ми докладемо до нього силу. Позначимо її F.

Щоб наблизитися до розуміння принципу роботи гідравлічного преса, спробуємо знайти зв’язок між цими двома силами. Будемо виходити з умови рівноваги. До того, як ми накрили судини поршнями, рідини перебували в рівновазі. Тиск в ємностях було однаковим (p=P). Натиснемо на обидва поршня так, щоб рідина залишалася в рівновазі. Тиску p і Р, звичайно ж, збільшаться. Однак вони як і раніше залишаться однаковими, тому що збільшаться на одну і ту ж додаткову величину. Це величина тиску, створюваного поршнями. Вона за законом Паскаля передається всюди.

Ось умова рівноваги: p=Р. Можна розглядати тиск, створюване поршнями, або тиск стовпа рідини. Результат буде один і той же. Зауважимо, що тиск, створюване поршнями, в тисячу разів більше, ніж гідростатичний тиск стовпа рідини. Стовпчик води висотою в кілька сантиметрів створює тиск в сотні паскалів. А тиск поршня становить сотні кілопаскалей, а іноді і мегапаскалей. Тому надалі ми будемо нехтувати тиском стовпа рідини і вважати, що тиску p і Р створені виключно силами f i F.