Một máy thủy lực có độ lợi cơ học K = 40 . Pít - tông nhỏ có bán kính r1 = 30cm . Tác dụng lực F1 = 300 N . Đẩy pít - tông xuống một đoạn L2 = 50cm . Xác định :
a, Lực nâng F2 ở pít - tông lớn
b, Bán kính r2 ở pít - tông lớn
c, Khoảng cách di chuyển L2 của pit - tông lớn
d, Thể tích chất lỏng V đã được di chuyển bằng bao nhiêu ?
Bài giải :
Khi đặt lực F1 lên pittong nhỏ có diện tích S1 , lực này gây áp suất \(p_1=\dfrac{F_1}{S_1}\) tác dụng lên chất lỏng. Áp suấ này được truyền nguyên vẹn đến pittong lớn có diện tích S2 và tạo ra lực F2 = p2.S2
Từ 2 công thức trên suy ra được :
\(\dfrac{F_2}{F_1}=\dfrac{S_2}{S_1}\) (1)
Vì thể tích của chất lỏng bị đẩy xuống trong ống nhỏ bằng thể tích của chất lỏng được đẩy lên trong ống lớn, nên :
\(S_1.l_1=S_2.l_2\) (2)
Từ (1) và (2) theo định nghĩa của độ lợi k, ta có :
\(k=\dfrac{F_2}{F_1}=\dfrac{S_2}{S_1}=\dfrac{l_2}{l_1}\) (3)
theo (3) ta suy ra :
a) Lực nâng ở pittong lớn : \(F_2=k.F_1=40.300=12000N\)
b) Bán kính của pittong lớn : \(S_2=k.S_1\) hay \(\pi.r^2_2=k.\pi r^2_1\)
\(r^2=\sqrt{k}.r_1=\sqrt{40}.30=189,7cm\)
c) khoảng cách di chuyển l2 của pittông lớn : \(l_2=\dfrac{l_1}{k}=\dfrac{50}{40}=1,25\left(cm\right)\)
d) Thể tích chất lỏng V đã được dịch chuyển :
\(V=l_1S_1=l_1\pi r^2_1=50.3,14.30^2=141371,7cm^3\)