Principiul de bază.
Un fluid închis transmite presiunea. Pentru un piston cu presiune pe o parte, forța ideală este presiunea înmulțită cu suprafața efectivă: F = pA. Dacă ambele părți sunt presurizate, trebuie luate în calcul forțele lor opuse.
Presiunea acționează în toate direcțiile, nu doar în sus. Pereții cilindrului și garniturile o conțin, iar pistonul sau plonjorul mobil o transformă în forță utilă. Structura preia sarcinile de reacțiune rezultate.
Un calcul ideal al pistonului.
O presiune de 2 MPa care acționează pe 0.01 m² produce 20,000 N. Aceasta neglijează frecarea, contrapresiunea și efectele dinamice.
Urmăriți relația.
- PresiuneAcționează pe suprafața efectivă.
- ArieDetermină forța pentru acea presiune.
- ForțăDeplasează sau susține sarcina.
Conectați-l la ascensor.
O suprafață mai mare produce mai multă forță la aceeași presiune, dar necesită și mai mult fluid pentru aceeași cursă. Multiplicarea hidraulică a forței nu creează energie: un piston de intrare mai mic trebuie să parcurgă o distanță mai mare pentru a furniza volumul pistonului mai mare.
O privire mai atentă
În exemplele introductive, lichidele sunt adesea considerate incompresibile. Fluidele reale se comprimă ușor, iar aerul antrenat poate schimba substanțial rigiditatea și răspunsul.
Verificați ce ați înțeles
Dublarea suprafeței pistonului dublează viteza acestuia la același debit?
Arată explicația
Nu. Dublează forța ideală la aceeași presiune, dar înjumătățește viteza la același debit.
Lecturi suplimentare.
Lecturi opționale pentru aprofundarea acestei lecții.
- OpenStax: principiul lui Pascal și hidraulică
Începeți aici: Figura 14.16 și ecuația 14.12 arată cum aceeași presiune poate produce forțe diferite pe suprafețe diferite ale pistoanelor.