Vì sao hai piston thủy lực khác độ cao không thể chỉ dùng tỉ số diện tích để tính lực?

Giải thích nguyên lý

Chất lỏng đứng yên có áp suất thay đổi theo độ cao. Quy tắc nhân lực theo diện tích cần nêu điều kiện độ cao các mặt piston hoặc hiệu chỉnh chênh áp thủy tĩnh. Nếu piston ra cao hơn, áp suất chất lỏng tại đó thấp hơn trong cùng trạng thái tĩnh, nên lực lý tưởng có thể nhỏ hơn giá trị chỉ nhân diện tích.

Ví dụ tính từng bước

Piston nhỏ 1 cm² ở thấp, chịu lực ngoài ép xuống tổng cộng 10 N, ngoài tác dụng của khí quyển nên áp suất dư tại đó là 100000 Pa. Piston lớn 10 cm² nằm cao hơn 0,50 m, chất lỏng có ρ = 1000 kg/m³ và g = 10 m/s². Áp suất dư phía cao là 100000 − 1000 × 10 × 0,50 = 95000 Pa; lực chất lỏng đỡ tải trên piston lớn là 95 N sau khi trừ tác dụng khí quyển, không phải 100 N.

Điểm dễ hiểu sai

Độ tăng áp suất được truyền không suy giảm theo nguyên lý Pascal, nhưng áp suất ở hai độ cao vẫn khác nhau do cột chất lỏng. Giá trị 95 N là lực tải trong trạng thái đã cho, không phải độ tăng lực do riêng phần tăng áp suất. Cũng không bỏ bước đổi cm² sang m² trước khi tính.

Tự kiểm tra

Nếu hai mặt ở cùng độ cao với các giả thiết còn giữ nguyên, phần hiệu chỉnh bằng 0 và lực ra thành 100 N.

Điều kiện áp dụng

Chất lỏng tĩnh, piston nhẹ không ma sát, hai mặt ngoài cùng áp suất khí quyển, diện tích đã cho; chỉ xét một trạng thái, không hướng dẫn sử dụng kích thật.

Đọc hình minh họa

Hai piston khác diện tích và chênh cao 0,50 m được nối bằng chất lỏng; các áp suất dư 100000 và 95000 Pa cùng lực 10 và 95 N khớp vị trí. Các mũi tên chỉ đại lượng theo nhãn; hình định tính không dùng để đo tỉ lệ lực hoặc độ dài. Các đồ thị đọc theo số liệu và đơn vị hai trục.

Học tiếp

Phân biệt áp lực với áp suất trên bề mặt Khối lượng riêng tính theo khối lượng và thể tích