Докажите, что закон равенства работ («золотое правило» механики) применим к гидравлической машине. Трение между поршнями и стенками сосудов не учитывайте.
Указание. Используйте для доказательства рисунок 144. Когда малый поршень под действием силы опускается вниз на расстояние , он вытесняет некоторый объём жидкости. На столько же увеличивается объём жидкости под большим поршнем, который при этом поднимается на высоту .
рис. 144. Принцип действия гидравлической машины
Устройство гидравлического пресса основано на законе Паскаля.
Два сообщающихся сосуда наполнены однородной жидкостью и закрыты двумя поршнями, площади которых и ().
По закону Паскаля имеем равенство давлений в обоих цилиндрах: .
Если на малый поршень действует сила , то давление жидкости под
малым поршнем:
под большим:
.
Отсюда
;
,
то есть при работе гидравлического пресса создается выигрыш в силе, равный отношению площади большего поршня к площади меньшего.
Малая сжимаемость жидкости обеспечивает практическое равенство объемов жидкости, переходящей из малого цилиндра в большой:
, т.е.
;
.
Перемещение поршней в малом и большом цилиндрах обратно пропорционально площадям поршней.
.
, т.е.
.
Равенство выражает "золотое правило" механики, применительно к гидравлическому прессу: "во сколько раз выигрываем в силе, во столько же раз проигрываем в расстоянии".