Чтобы поднять груз с помощью гидравлической машины, необходимо использовать принцип действия гидравлического пресса, основанного на законе Паскаля. Этот закон гласит, что давление, приложенное к жидкости в замкнутом сосуде, передаётся без изменения во все точки жидкости.
Давайте обозначим:
- ( F_1 ) — сила, которую нужно приложить к малому поршню;
- ( A_1 = 0.1 \, \text{м}^2 ) — площадь малого поршня;
- ( F_2 ) — сила, действующая на больший поршень, необходимая для поднятия груза;
- ( A_2 = 10 \, \text{м}^2 ) — площадь большего поршня;
- ( m = 200 \, \text{кг} ) — масса груза;
- ( g = 9.81 \, \text{м/с}^2 ) — ускорение свободного падения.
Сила, необходимая для удержания груза, равна силе тяжести, действующей на него:
[ F_2 = m \cdot g = 200 \, \text{кг} \times 9.81 \, \text{м/с}^2 = 1962 \, \text{Н}. ]
Согласно закону Паскаля, давление в жидкости одинаково на всех уровнях, то есть:
[ \frac{F_1}{A_1} = \frac{F_2}{A_2}. ]
Отсюда можно выразить силу ( F_1 ):
[ F_1 = \frac{F_2 \cdot A_1}{A_2}. ]
Подставим известные значения:
[ F_1 = \frac{1962 \, \text{Н} \times 0.1 \, \text{м}^2}{10 \, \text{м}^2} = \frac{196.2 \, \text{Нм}^2}{10 \, \text{м}^2} = 19.62 \, \text{Н}. ]
Таким образом, необходимо приложить силу в 19.62 Ньютонов к малому поршню, чтобы поднять груз массой 200 кг с помощью гидравлической машины.