§ 59. Гідравлічні машини

На законі Паскаля ґрунтується дія гідравлічних меха-: нізмів (від грец. гідравлікос — водяний), завдяки яким здобувається виграні у силі з використанням властивості рідин передавати тиск однаково у кожну точку рідини. Головна частина будь-якого гідравлічного механізму — гідравлічна машина. Гідравлічна машина (мал. 4.51) — це дві циліндричні сполучені посудини різного діаметра. У посудинах можуть вільно переміщуватися поршні, під якими знаходиться рідина (найчастіше технічне мастило). Якщо до малого поршня, площа якого S₁, прикласти силу

F₁, вона створюватиме на мастило тиск:

Тиск у рідині

згідно з законом Паскаля передається в кожну точку рідини однаково. Рідина чинитиме такий самий тиск p і на поршень у другій посудині, площа якого S₂. Тому з боку рідини на другий поршень діятиме сила тиску

Це означає, що сила, яка діє на другий поршень, у стільки само разів більша, у скільки разів площа другого поршня більша за площу першого.

Гідравлічна машина дає виграш у силі в стільки разів, у скільки площа її великого поршня більша від площі малого.

Гідравлічна машина — основна частина гідравлічних пресів, які використовують для одержання великих сил тиску під час пресування (стискання) різноманітних матеріалів. За допомогою таких пресів вичавлюють олію з насіння, виготовляють деталі машин, посуд та інші вироби. Підсилювальна дія гідравлічної машини використовується в гальмівних системах багатьох автомобілів, у домкратах і підйомниках. Гідравлічні механізми надають руху стрілам і ковшам екскаваторів (мал. 4.52), бульдозерів, навантажувачів (мал. 4.53), піднімають і опускають кузови самоскидів (мал. 4.54) під час розвантаження, встановлюються на трактори та на інші машини, які використовують у промисловості, будівництві, транспорті.

Схематично будову гідравлічних гальм наведено на мал. 4.55. Коли водій натискає на педаль гальма 1, він приводить у рух поршень 2, який тисне на гальмівну рідину. До циліндра з гальмів-

ною рідиною 3 приєднана трубка 4, яка з’єднує його з гальмівним циліндром.

Два поршні 5, які рухаються в цьому циліндрі, з’єднані з гальмівними колодками 6. Тиск, спричинений дією педалі, передається гальмівною рідиною в гальмівний циліндр і надає руху поршням, які, переборюючи дію пружини 7, притискають гальмівні колодки до гальмівного барабана колеса автомобіля 8, тоді колесо припиняє обертатися.

Проте залишається питання: чи дає гідравлічна машина виграш у роботі?

Визначимо роботу, яку виконує сила F₁ під час опускання меншого поршня на відстань h_x: А₁ = F₁h₁. Унаслідок тиску на рідину під дією сили рідина з малого циліндра витискається у більший, і піднімає великий поршень на висоту h₂. Водночас на скільки зменшився об’єм рідини в одному циліндрі, на стільки само він збільшиться у другому: V₁ = V₂. Оскільки

V₁ = h₁S₁, V₂ = h₂S₂, то h₁S₁ = h₂S₂, або

Чим більша площа поршня і більша сила, яка діє на нього, тим на меншу відстань він переміщується.

Як бачимо, і в цьому випадку, вигравши на силі, у стільки само разів програють у відстані. Виграшу в роботі гідравлічна машина не дає.

Це матеріал з підручника Фізика 7 клас Бойко, Венгер, Мельничук.