Ⅰ 如圖所示的是液壓千斤頂的剖面圖.液壓千斤頂是小汽車必備的維修工具,換輪胎時,只要對杠桿施加一個較小
液壓千斤頂是一種常見的汽車維修工具,主要用於更換輪胎。為了提高其使用效率,可以在圖中標注的部位添加一個閥門。為了更好地理解其工作原理,我們可以通過計算來了解具體的操作步驟。假設汽車的質量為1000千克,重力加速度為10牛頓/千克,活塞的高度變化為0.03米,那麼大活塞所做的功W大可以表示為:
W大=Gh=mhg=1000kg×10N/kg×0.03m=300焦耳。這里的G代表汽車的重力,h代表活塞上升的高度,m代表汽車的質量。
假設維修人員的效率為80%,那麼他們所做的功WF為:
WF=W大/η=300J/80%=375焦耳。
維修人員消耗的功率PF可以通過以下公式計算:
PF=WF/t=375J/60s≈6.25瓦。
若大活塞的面積是小活塞的8倍,即S大=8S小,則小活塞的行程h小為:
h小=8h大=8×0.03m=0.24米。
如果杠桿上的OA是OB的五分之一,即OA=1/5OB,根據相似三角形的知識,我們可以計算出F的行程hF為:
hF=5h小=5×0.24m=1.2米。
最後,維修人員加在杠桿B端的力F的大小可以表示為:
F=WF/hF=375J/1.2m≈312.5牛頓。
綜上所述,維修人員加在杠桿B端的力F應為312.5牛頓,同時消耗的功率約為6.25瓦。