Для решения задачи будем использовать закон Паскаля и разберем детали пошагово.
Дано:
- Давление на большом поршне ( p_2 = 120 , \text{кПа} )
- Площадь малого поршня ( S_1 ) в 4 раза меньше площади большого поршня ( S_2 ), т.е. ( S_1 = \frac{1}{4} S_2 )
Закон Паскаля
Закон Паскаля гласит, что изменение давления в одной части замкнутой системы передается на все части системы. Это означает, что давление, передаваемое через поршни, можно описать соотношением:
[
p_1 \cdot S_1 = p_2 \cdot S_2
]
где:
- ( p_1 ) — давление на малом поршне.
- ( p_2 ) — давление на большом поршне.
- ( S_1 ) — площадь малого поршня.
- ( S_2 ) — площадь большого поршня.
Подставляем известные значения
Из условия задачи мы можем выразить ( S_1 ) через ( S_2 ):
[
S_1 = \frac{1}{4} S_2
]
Подставим это в уравнение закона Паскаля:
[
p_1 \cdot \left( \frac{1}{4} S_2 \right) = p_2 \cdot S_2
]
Теперь можем сократить ( S_2 ) (площадь большого поршня) с обеих сторон уравнения:
[
p_1 \cdot \frac{1}{4} = p_2
]
Теперь выразим ( p_1 ):
[
p_1 = 4 p_2
]
Подставляем значение ( p_2 )
Теперь подставим значение ( p_2 = 120 , \text{кПа} ):
[
p_1 = 4 \cdot 120 , \text{кПа} = 480 , \text{кПа}
]
Ответ
Таким образом, давление газа на малом поршне ( p_1 ) составляет 480 кПа.
Проверка вариантов
Среди предложенных вариантов:
- а) 30 кПа
- б) 60 кПа
- в) 120 кПа
- г) 240 кПа
- д) 480 кПа
Правильный ответ: д) 480 кПа.