Давайте подробно разберем задачу по шагам:
Дано:
- Плотность воды, \( \rho = 1000\,\text{кг/м}^3 \)
- Площадь большого поршня, \( S_1 = 800\,\text{см}^2 \)
- Масса человека, \( m = 90\,\text{кг} \)
Что нужно найти:
- Высоту подъема малого поршня, \( h_2 \)
Шаг 1. Переведем площадь большого поршня в м²
\[ S_1 = 800\, \text{см}^2 = 800 \times 10^{-4}\, \text{м}^2 = 0.08\, \text{м}^2 \]
Шаг 2. Определим силу, создаваемую человеком
Масса человека — 90 кг, сила тяжести (в данном случае — вес человека):
\[ F = m \times g = 90\, \text{кг} \times 9,8\, \text{м/с}^2 = 882\, \text{Н} \]
Шаг 3. Используем гидравлическое равновесие (принцип Паскаля)
В замкнутой системе давление, создаваемое силами, передается по всему объему воды.
Давление на большом поршне:
\[ p_1 = \frac{F}{S_1} = \frac{882\, \text{Н}}{0.08\, \text{м}^2} = 11025\, \text{Па} \]
Это давление передается на малый поршень.
Шаг 4. Связь давления и высоты жидкости
Давление в жидкости — это давление на глубине, создаваемое весом воды. Для малого поршня и его подъема используем формулу:
\[ p_1 = \rho g h \]
Т.к. давление создается силой человека, а оно передается во всей системе, изменение высоты малого поршня определяется:
\[ p_1 = \rho g h_2 \] откуда \[ h_2 = \frac{p_1}{\rho g} \]
Подставим значения:
\[ h_2 = \frac{11025\, \text{Па}}{1000\, \text{кг/m}^3 \times 9,8\, \text{м/с}^2} = \frac{11025}{9800} \approx 1.125\, \text{м} \]
Ответ:
Малый поршень поднимется примерно на 1.13 метра.
Если есть желание, могу объяснить более подробно какую-либо часть решения!