Глава 3. Давление твёрдых тел, жидкостей и газов. § 45. Гидравлический пресс — с. 155
Это любопытно… (§ 45). Дополнительный вопрос. На принципиальной схеме (см. рис. 150) показано лишь одно колесо. Зарисуйте в тетради схему тормозной системы автомобиля, показав на ней все четыре колеса. Предложите такую схему, чтобы в случае возникновения неисправностей, не позволяющих тормозить одной паре колёс, торможение другой парой оставалось возможным. [на рисунке 150: педаль 1, поршень 2 главного цилиндра, рабочие цилиндры 3, колодки 4, барабан 5, пружины 6]
Схема строится так. От педали тормоза движется шток, связанный с поршнями главного цилиндра. Главный цилиндр делают двухкамерным (со «сдвоенным» поршнем): каждая камера питает свой замкнутый контур трубопроводов, заполненный тормозной жидкостью.
Контур 1 соединяет первую камеру с рабочими цилиндрами двух передних колёс (либо левого переднего и правого заднего колеса — «диагональная» схема). Контур 2 соединяет вторую камеру с рабочими цилиндрами двух других колёс. На рисунке контуры показаны красным и синим цветом; трубопроводы разных контуров между собой не сообщаются.
Работает схема по закону Паскаля: при нажатии на педаль давление, созданное поршнями в главном цилиндре, одинаково передаётся по обоим контурам к рабочим цилиндрам. Поскольку площади поршней в колёсных цилиндрах одинаковы, колодки прижимаются к барабанам с равными силами, и автомобиль не заносит.
Если один контур даст течь и жидкость из него вытечет, давление в нём упадёт, но второй контур останется герметичным. Поршень, обслуживающий его камеру, по-прежнему создаёт давление, и две оставшиеся колеса затормаживают автомобиль, пусть и с меньшей эффективностью (путь торможения увеличится). Именно поэтому в современных автомобилях тормозная система двухконтурная, а водителю следует сразу же ехать в сервис, если загорелась сигнальная лампа неисправности.
Контур 1 соединяет первую камеру с рабочими цилиндрами двух передних колёс (либо левого переднего и правого заднего колеса — «диагональная» схема). Контур 2 соединяет вторую камеру с рабочими цилиндрами двух других колёс. На рисунке контуры показаны красным и синим цветом; трубопроводы разных контуров между собой не сообщаются.
Работает схема по закону Паскаля: при нажатии на педаль давление, созданное поршнями в главном цилиндре, одинаково передаётся по обоим контурам к рабочим цилиндрам. Поскольку площади поршней в колёсных цилиндрах одинаковы, колодки прижимаются к барабанам с равными силами, и автомобиль не заносит.
Если один контур даст течь и жидкость из него вытечет, давление в нём упадёт, но второй контур останется герметичным. Поршень, обслуживающий его камеру, по-прежнему создаёт давление, и две оставшиеся колеса затормаживают автомобиль, пусть и с меньшей эффективностью (путь торможения увеличится). Именно поэтому в современных автомобилях тормозная система двухконтурная, а водителю следует сразу же ехать в сервис, если загорелась сигнальная лампа неисправности.
§ 46. Дополнительный вопрос. В воде можно поднять такой большой камень, который вам не под силу поднять на суше. Погрузим мяч под воду и выпустим из рук, он всплывёт. Как объяснить эти и подобные явления?
Жидкость давит на все грани погружённого в неё тела, причём давление растёт с глубиной (p = ρжgh). Поэтому давление на нижнюю часть тела больше, чем на верхнюю, и сила давления снизу вверх больше силы давления сверху вниз. В результате на тело действует направленная вверх выталкивающая сила, равная весу жидкости в объёме тела.
Камень в воде «теряет» в весе столько, сколько весит вытесненная им вода, поэтому прилагать к нему приходится меньшую силу, чем в воздухе. Мяч, погружённый в воду, вытесняет воду, вес которой больше силы тяжести мяча (его плотность меньше плотности воды). Выталкивающая сила превосходит силу тяжести, равнодействующая направлена вверх, и мяч всплывает. Так же объясняется, почему легко держаться на воде, плавать в ванне, поднимать со дна утонувшие предметы.
Камень в воде «теряет» в весе столько, сколько весит вытесненная им вода, поэтому прилагать к нему приходится меньшую силу, чем в воздухе. Мяч, погружённый в воду, вытесняет воду, вес которой больше силы тяжести мяча (его плотность меньше плотности воды). Выталкивающая сила превосходит силу тяжести, равнодействующая направлена вверх, и мяч всплывает. Так же объясняется, почему легко держаться на воде, плавать в ванне, поднимать со дна утонувшие предметы.