题目
0-1 在图0-4中,两活塞缸水平放置,之间用管道连接。缸2活塞用于推动工作台,工作台运动阻力= 1962.5N,在缸1活塞上施加的作用力为F。巳知缸1活塞直径= 20mm,缸2活塞直径D2 = 50mm,试计算:1)当F=314N时密闭容积中液体压力及两活塞的运动情况。2)当F=157N时密闭容积中液体压力及两活塞的运动情况。
0-1 在图0-4中,两活塞缸水平放置,之间用管道连接。缸2活塞用于推动工作台,工作台运动阻力= 1962.5N,在缸1活塞上施加的作用力为F。巳知缸1活塞直径
= 20mm,缸2活
塞直径D2 = 50mm,试计算:
1)当F=314N时密闭容积中液体压力及两活塞的运动情况。
2)当F=157N时密闭容积中液体压力及两活塞的运动情况。

题目解答
答案
(1)密封腔内液体压力为N/
=1MPa
液体作用在活塞上的力为=1962.5N
由于工作台上的阻力为1962.5N,故活塞通过液体使活塞和工作台作等速运动,工作台速度为活塞速度的
(2)密封腔内液体压力为
N/
=0.5MPa
液体作用在活塞上的力为
=981N
不足以克服工作台的阻力,两活塞都不动
解析
步骤 1:计算密封腔内液体压力
当F=314N时,密封腔内液体压力$P$可以通过作用力$F$除以活塞1的面积${A}_{1}$来计算。活塞1的面积${A}_{1}$可以通过直径$d_1$计算,公式为${A}_{1}=\dfrac{\pi}{4}d_1^2$。将$d_1=20mm=0.02m$代入,得到${A}_{1}=\dfrac{\pi}{4}\times{0.02}^2$。因此,$P=\dfrac{F}{{A}_{1}}=\dfrac{314}{\dfrac{\pi}{4}\times{0.02}^2}$。
步骤 2:计算液体作用在活塞2上的力
液体作用在活塞2上的力${F}_{R}$可以通过作用力$F$乘以活塞2的面积${A}_{2}$与活塞1的面积${A}_{1}$的比值来计算。活塞2的面积${A}_{2}$可以通过直径$d_2$计算,公式为${A}_{2}=\dfrac{\pi}{4}d_2^2$。将$d_2=50mm=0.05m$代入,得到${A}_{2}=\dfrac{\pi}{4}\times{0.05}^2$。因此,${F}_{R}=F\times\dfrac{{A}_{2}}{{A}_{1}}=314\times\dfrac{\dfrac{\pi}{4}\times{0.05}^2}{\dfrac{\pi}{4}\times{0.02}^2}$。
步骤 3:判断活塞的运动情况
当${F}_{R}$大于或等于工作台的阻力时,活塞和工作台将作等速运动。当${F}_{R}$小于工作台的阻力时,两活塞都不动。
步骤 4:重复步骤1-3,计算F=157N时的密封腔内液体压力及两活塞的运动情况
当F=157N时,重复步骤1-3的计算过程,得到密封腔内液体压力$P$和液体作用在活塞2上的力${F}_{R}$,并判断活塞的运动情况。
当F=314N时,密封腔内液体压力$P$可以通过作用力$F$除以活塞1的面积${A}_{1}$来计算。活塞1的面积${A}_{1}$可以通过直径$d_1$计算,公式为${A}_{1}=\dfrac{\pi}{4}d_1^2$。将$d_1=20mm=0.02m$代入,得到${A}_{1}=\dfrac{\pi}{4}\times{0.02}^2$。因此,$P=\dfrac{F}{{A}_{1}}=\dfrac{314}{\dfrac{\pi}{4}\times{0.02}^2}$。
步骤 2:计算液体作用在活塞2上的力
液体作用在活塞2上的力${F}_{R}$可以通过作用力$F$乘以活塞2的面积${A}_{2}$与活塞1的面积${A}_{1}$的比值来计算。活塞2的面积${A}_{2}$可以通过直径$d_2$计算,公式为${A}_{2}=\dfrac{\pi}{4}d_2^2$。将$d_2=50mm=0.05m$代入,得到${A}_{2}=\dfrac{\pi}{4}\times{0.05}^2$。因此,${F}_{R}=F\times\dfrac{{A}_{2}}{{A}_{1}}=314\times\dfrac{\dfrac{\pi}{4}\times{0.05}^2}{\dfrac{\pi}{4}\times{0.02}^2}$。
步骤 3:判断活塞的运动情况
当${F}_{R}$大于或等于工作台的阻力时,活塞和工作台将作等速运动。当${F}_{R}$小于工作台的阻力时,两活塞都不动。
步骤 4:重复步骤1-3,计算F=157N时的密封腔内液体压力及两活塞的运动情况
当F=157N时,重复步骤1-3的计算过程,得到密封腔内液体压力$P$和液体作用在活塞2上的力${F}_{R}$,并判断活塞的运动情况。