Langkau ke kandungan
SPM Tuition
Sains · Daya dan Tekanan

Mentafsir data sistem hidraulik

Jadual daya dan luas sistem hidraulik ada di depan anda, tetapi tidak jelas apa yang dibandingkan.

Dalam sistem hidraulik, tekanan yang sama wujud di seluruh cecair yang tertutup, jadi F₁ ÷ A₁ = F₂ ÷ A₂. Daya pada omboh besar ialah daya pada omboh kecil didarab dengan nisbah luas.

Pelajaran ini sebahagian daripada topik daya dan tekanan. Ia memakai P = F ÷ A daripada mengira tekanan daripada daya dan luas.

Apa yang perlu dibaca pada jadual?

Kenal pasti dahulu luas setiap omboh dan unitnya. Kemudian lihat setiap bacaan daya masukan dan daya keluaran, dan kira nisbah F₂ ÷ F₁ bagi setiap baris.

Jika nisbah itu sama dengan A₂ ÷ A₁ pada setiap baris, data sepadan dengan prinsip Pascal.

Contoh berlatih: jadual data rekaan

Sebuah jek hidraulik rekaan mempunyai omboh kecil berluas 2 cm² dan omboh besar berluas 50 cm².

Bacaan Daya masukan F₁ (N) Daya keluaran F₂ (N)
1 10 250
2 20 500
3 40 900

Langkah 1: cari nisbah luas. A₂ ÷ A₁ = 50 ÷ 2 = 25. Kedua-dua luas dalam cm², jadi tidak perlu ditukar kerana nisbah tidak bergantung pada unit.

Langkah 2: ramalkan daya keluaran dengan F₂ = 25 × F₁.

Bacaan 1 memberi 25 × 10 = 250 N dan bacaan 2 memberi 25 × 20 = 500 N. Bacaan 3 memberi 25 × 40 = 1 000 N.

Langkah 3: bandingkan. Bacaan 1 dan 2 sepadan dengan ramalan. Bacaan 3 ialah 900 N, iaitu 100 N lebih rendah daripada 1 000 N.

Langkah 4: terangkan. Daya keluaran yang lebih rendah mungkin disebabkan oleh geseran antara omboh dengan silinder, kebocoran kecil, atau gelembung udara yang termampat dalam cecair. Jawapan yang baik menamakan satu sebab yang boleh diuji, dan tidak hanya menulis “ralat”.

Kesilapan yang menghilangkan markah

Slip yang kerap ialah membalikkan nisbah: F₂ = F₁ ÷ 25 = 0.4 N bagi bacaan 1. Nilai itu bermakna sistem mengecilkan daya, yang bertentangan dengan fungsi jek.

Satu lagi slip ialah menganggap omboh besar bergerak sejauh omboh kecil. Isi padu cecair yang ditolak ialah sama, jadi jika omboh kecil bergerak 25 cm, omboh besar hanya bergerak 25 ÷ 25 = 1 cm.

Semak kemunasabahan: sistem hidraulik membesarkan daya, dan mengorbankan jarak. Jika jawapan anda mengecilkan daya, nisbah telah terbalik.

Mengapa tenaga tidak bertambah?

Daya besar pada omboh besar tidak bermakna kerja bertambah. Kerja = daya × jarak. Omboh kecil menggunakan 10 N dalam jarak 25 cm, iaitu 2.5 J, dan omboh besar memberi 250 N dalam jarak 1 cm, iaitu 2.5 J.

Jumlah kerja sama dalam keadaan ideal. Hanya cara tenaga itu disebarkan yang berubah.

Semak sendiri

Sebuah sistem hidraulik rekaan mempunyai omboh kecil berluas 5 cm² dan omboh besar berluas 125 cm². Daya masukan ialah 24 N. Cari daya keluaran dan jarak omboh besar bergerak jika omboh kecil bergerak 50 cm.

Jawapan

Nisbah luas = 125 ÷ 5 = 25. Daya keluaran = 24 × 25 = 600 N.

Jarak omboh besar = 50 ÷ 25 = 2 cm.

Semak kerja: 24 × 0.50 = 12 J pada omboh kecil, dan 600 × 0.02 = 12 J pada omboh besar, jadi ia sepadan.

Apa yang dipelajari seterusnya

Uji semua pelajaran dalam latihan daya dan tekanan. Jika pelajaran membandingkan graf dan jadual masih sukar, cuba makmal bukti graf dan perbandingan adil (Bahasa Inggeris).

Jika anda mahu seorang guru menyemak cara anda menulis hubungan hidraulik, lihat tuisyen Sains dalam talian secara satu lawan satu.

Soalan lazim

Apakah prinsip Pascal?

Tekanan yang dikenakan pada cecair dalam ruang tertutup dipindahkan sama rata ke semua bahagian cecair. Dalam sistem hidraulik, tekanan pada omboh kecil sama dengan tekanan pada omboh besar, iaitu F₁ ÷ A₁ = F₂ ÷ A₂.

Bagaimana mencari daya keluaran pada omboh besar?

Kira tekanan pada omboh kecil dengan F₁ ÷ A₁, kemudian darab dengan luas omboh besar. Atau darab F₁ dengan nisbah A₂ ÷ A₁. Kedua-dua kaedah memberi jawapan yang sama jika unit luas sama.

Adakah omboh besar bergerak sejauh omboh kecil?

Tidak. Isi padu cecair yang tersesar sama pada kedua-dua omboh, jadi omboh besar bergerak lebih pendek mengikut nisbah luas. Daya diperbesar, tetapi jarak dikecilkan sebanyak nisbah yang sama.

Mengapa daya keluaran sebenar kadang-kadang kurang daripada ramalan?

Geseran antara omboh dengan silinder, kebocoran cecair atau gelembung udara dalam cecair mengurangkan daya yang sampai. Gelembung udara boleh dimampatkan, jadi sebahagian tekanan tidak dipindahkan.

Jika anda keliru antara nisbah daya dan nisbah jarak, guru Sains satu-lawan-satu boleh memberi jadual baharu dan menyemak cara anda menulis hubungan itu.

  • Kelas dalam talian satu lawan satu untuk anak anda bersama guru berpengalaman.
  • Kelas pertama ialah kelas percubaan sejam, dari RM50. Yuran dipersetujui sebelum anda menempah.
  • Berpuas hati dengan guru? Teruskan kelas kira-kira 1.5 jam. Jika tidak, minta guru lain.