¿Puede una fuerza extremadamente pequeña levantar una montaña en un sistema hidráulico? Si no, ¿por qué no?

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Como ves en la imagen, un coche se puede levantar con una pequeña fuerza F1. Aquí se muestra que 'F1. A1 = F2. A2'. ¿Qué sucederá si A1 tiene el tamaño del área de la sección transversal de un alfiler? ¿Puede un niño levantar un camión de esa manera, usando un imperdible? Si no, y siento que no, entonces ¿qué es lo que impedirá que esto suceda? ¿Se romperá la estructura metálica? Suponga que el niño no se lastima con el alfiler cuando lo empuja...

Solo un consejo: cuando escucho "Si no, ¿por qué no?" Digo uh-oh - suena como una pregunta de tarea.

Respuestas (2)

¿Qué sucederá si A1 tiene el tamaño del área de la sección transversal de un alfiler? ¿Puede un niño levantar un camión de esa manera, usando un imperdible?

Asumiendo que se usa un fluido incompresible y que nada se rompe estructuralmente, la respuesta es sí , un niño puede levantar un camión.

Esto puede parecer poco intuitivo a primera vista. Sin embargo, si alguna vez ha trabajado en un taller de automóviles, sabe que una persona puede levantar un camión completo empujando una pequeña palanca hacia arriba y hacia abajo en un gato de automóvil; esta noción de amplificación de la fuerza mediante el uso de diferentes áreas es el principio rector del funcionamiento de los gatos hidráulicos y la tecnología relacionada.

Sin embargo, hay una compensación. Cuando empujas el pasador hacia abajo una distancia d 1 , por conservación del volumen de líquido también tendrá

d 1 A 1 = d 2 A 2 → d 2 = d 1 A 1 A 2 .
Por ejemplo, con un pasador de 1 mm de diámetro y un camión en una plataforma de 2 m de diámetro, si el niño empuja el pasador 6 pulgadas hacia abajo, el camión levantará d 2 = 38 Nuevo Méjico . Esto es tan pequeño que ni siquiera podías ver cómo se levantaba el camión. Entonces, en esencia, estás intercambiando más fuerza por menos distancia de elevación.

También puedes calcular que este proceso obedece a la conservación de la energía de manera similar, usando las fuerzas y las distancias en lugar de las fuerzas y las áreas.

Pero teniendo en cuenta que es un alfiler muy largo, y vamos desplazando agua con él. Como dijiste, la cantidad que levanta el objeto pesado es proporcional al volumen del alfiler. Aumentar la longitud del pasador haría eso, ¿no es así?
@Raja: Sí, si empujas el alfiler hacia abajo una gran distancia, teóricamente podrías levantarlo. Un alfiler en realidad sería excesivo, ya que en realidad solo necesita un factor de multiplicación de fuerza de ~ 200 para que un humano levante un camión, por lo que un diámetro de 5 pulgadas para A 1 en realidad estaría bien.

“Dadme un lugar donde pararme y con una palanca moveré el mundo entero”-Arquímedes.

Sí, en principio se podría levantar la montaña. Sin embargo, la distancia que se levantaría sería extremadamente pequeña en comparación con la distancia que se mueve el pasador. La razón de las distancias recorridas es la misma que la razón de las áreas transversales.

Pero teniendo en cuenta que es un alfiler muy largo, y vamos desplazando agua con él. Como dijiste, la cantidad que levanta el objeto pesado es proporcional al volumen del alfiler. Aumentar la longitud del pasador haría eso, ¿no es así?
El volumen de fluido desplazado por un lado será igual al volumen de fluido desplazado por el otro lado. No basta con alargar el pasador, también es necesario alargar la columna de fluido. En una situación práctica de levantamiento, diseñaría algún tipo de mecanismo de trinquete, de modo que pudiera levantar iterativamente. Por ejemplo, en el caso del fluido, tal vez una válvula de retención, de modo que pueda forzar el pasador hacia abajo, sellar el fluido, retraer el pasador, agregar más fluido sobre el sello y forzar el hallazgo hacia abajo nuevamente en un ciclo.
¿Puede una fuerza extremadamente pequeña levantar una montaña en un sistema hidráulico? Si no, ¿por qué no?
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