Для решения данной задачи, применим закон Паскаля для гидравлических машин, который гласит, что давление, оказываемое на жидкость, передается одинаково во всех направлениях.
а) Определим вес груза, поднятого поршнем:
-
Отношение площадей поршней: $$\frac{S_2}{S_1} = \frac{16 \text{ см}^2}{4 \text{ см}^2} = 4$$, где $$S_1$$ - площадь малого поршня, $$S_2$$ - площадь большого поршня.
-
Сила, действующая на большой поршень, будет в 4 раза больше силы, действующей на малый поршень (согласно закону Паскаля): $$F_2 = F_1 \cdot \frac{S_2}{S_1} = 100 \text{ Н} \cdot 4 = 400 \text{ Н}$$, где $$F_1$$ - сила, действующая на малый поршень, $$F_2$$ - сила, действующая на большой поршень.
-
Вес груза, поднятого поршнем, равен силе, действующей на большой поршень: $$P = F_2 = 400 \text{ Н}$$
б) Определим на какую высоту поднят груз:
-
Так как объем жидкости, вытесненной малым поршнем, равен объему жидкости, поднявшей большой поршень, можно записать: $$V_1 = V_2$$ или $$S_1 \cdot h_1 = S_2 \cdot h_2$$, где $$h_1$$ - расстояние, на которое опустился малый поршень, $$h_2$$ - расстояние, на которое поднялся большой поршень.
-
Выразим $$h_2$$: $$h_2 = \frac{S_1 \cdot h_1}{S_2} = \frac{4 \text{ см}^2 \cdot 20 \text{ см}}{16 \text{ см}^2} = 5 \text{ см}$$
Ответ: а) 400 Н, б) 5 см