Урок по физике на тему Гидравлический пресс (7 класс)

ФИЗИКА 7

Тема: Урок: Гидравлический пресс

Задачи: рассмотреть принцип работы гидравлического пресса; формировать навыки применения теоретического материала к решению задач; способствовать развититю мышления, вычислительных навыков, речи; расширять политехнический кругозор учащихся.

Ход урока

1. Оргмомент

2. Актуализация знаний учащихся

1. Что называют давлением? Как определяют давление? Единицы давлекния. Можно и увеличить или уменьшить давление?

2. Как передают давление твердые тела?

3. Как передают давление жидкости?

4. Как передают давление газы?

5. Сформулируйте закон Паская.

3. Изложение нового материала.

1. Для чего нужен гидравлический пресс?

Очень часто в нашей повседневной жизни мы сталкиваемся с необходимостью поднимать и перемещать различные предметы. Можете ли вы поднять груз массой 5 кг? А 10 кг? Наверное, можете. А если масса груза будет составлять 200 кг? Как показывает практика, человеческие возможности не безграничны. И тогда приходится использовать «маленькие хитрости», чтобы увеличить силу человеческого воздействия. С одним из таких устройств, помогающих увеличить силу воздействия человека, вы сейчас познакомитесь. Это устройство называется гидравлическая машина или гидравлический пресс. Гидравлический пресс позволяет получить большой выигрыш в силе, прикладывая незначительную силу.

2. Принцип действия гидравлического пресса

Основой любого гидравлического пресса являются сообщающиеся сосуды в виде двух цилиндров. Диаметр одного цилиндра значительно меньше диаметра другого цилиндра.

Цилиндры заполнены жидкостью (например, водой, но чаще всего маслом, или другой жидкостью). Сверху они плотно закрыты поршнями.

Как видно из рисунка 1, площадь одного поршня S₁ во много раз меньше площади другого поршня S₂. Поэтому левый поршень мы будем называть малым поршнем, а правый - большим поршнем.

Допустим, к малому поршню приложена сила F₁. Эта сила будет действовать на жидкость, распределяясь по площади S₁. Давление, оказываемое малым поршнем на жидкость, можно рассчитать по формуле

По закону Паскаля это давление будет передаваться без изменений в любую точку жидкости. Это значит, что давление, оказываемое на большой поршень, которое мы обозначим p₂, будет таким же:

.

Свяжем это давление с силой, которая действует со стороны жидкости на большой поршень

Отсюда следует

Таким образом, сила, действующая на большой поршень, будет во столько раз больше силы, приложенной к малому поршню, во сколько раз площадь большого поршня больше площади малого поршня.

Другими словами, гидравлическая машина позволяет получить выигрыш в силе, равный отношению площади большего поршня к площади меньшего поршня.

Под действие силы на малый поршень он передвигается на глубину. При этом жидкость переходит в сторону большего цилиндра, и больший поршень поднимается вверх на высоту . при этом имеем:

Таким образом, во сколько раз выигрываем в силе, во столько же раз проигрываем в расстоянии.

3. Применение гидравлических машин

Гидравлические машины применяют там, где необходима большая сила. Миллионы автомобилей, мотоциклов и современных велосипедов оснащены гидравлическими тормозами.

Рис. 4. Гидравлический тормоз на современном велосипеде

Бульдозеры, погрузчики, краны используют гидравлический привод. Автолюбители пользуются гидравлическим домкратом. Современные гидравлические прессы способны создавать усилие в несколько миллионов ньютонов.

Рис. 5. Мощный гидравлический пресс

4. Решение задач

1. Какую силу необходимо приложить, для того, чтобы поднять груз массой 200 кг с помощью гидравлической машины? Площадь малого поршня 0,1 м², площадь большого поршня 10 м².

Запишем краткое условие задачи. Величины, относящиеся к меньшему поршню (площадь, сила) будем помечать индексом «1», величины, относящиеся к большому поршню - индексом «2».

Перед подстановкой числовых значений в рабочую формулу, необходимо провести проверку размерности результата:

Подставляя в рабочую формулу числовые данные из условия задачи, получим:

Задача решена. Обратим внимание на то, что полученная сила очень невелика. Столько весит груз массой всего 2 кг.

2. упр 18 (1). Диаметр большеог цилиндра 50см, а малого 4 см. какой выигрыш в силе дает эта машина?

3. Упр 18 (3). Площадь малого поршня гидравлического пресса 5 см², большего 500 см². На малый поршень действует сила 400 Н, на большой - 36 кН. Какой выигрыш в силе дает этот пресс. (36кН/400 Н= 90). Какой выигрыш в силе мог бы дать этот пресс в случае отсутствия трения между поршнем и стенками пресса? (500/50=100)

5. Итог. Домашнее задание.

3