Dobrze, to jest prawidłowa odpowiedź – siła działająca na powierzchnię S2 wynosi 50 N. Wynika to wprost z zasady działania siłowników hydraulicznych czy pneumatycznych, gdzie ciśnienie p rozkłada się równomiernie na całą powierzchnię tłoka. Jeśli znamy siłę działającą na S1 (to 10 N) oraz stosunek powierzchni S2/S1, który wynosi 5, możemy skorzystać z prostego wzoru: F = p*S. Skoro ciśnienia są równe, to zależność sił jest proporcjonalna do powierzchni. Czyli F2/F1 = S2/S1. Po podstawieniu mamy F2 = F1 * (S2/S1) = 10 N * 5 = 50 N. W praktyce bardzo często spotyka się tę zasadę przy wyznaczaniu sił w siłownikach maszyn, podnośnikach czy prasie hydraulicznej. Moim zdaniem, umiejętność przeliczania takich zależności jest kluczowa na każdym etapie pracy technika czy inżyniera. W branży automatyki czy mechaniki warto pamiętać, że takie proporcjonalne przełożenie siły pozwala na bardzo precyzyjne sterowanie dużymi obciążeniami przy stosunkowo niewielkiej sile sterującej. To podstawa wszelkich kalkulacji przy projektowaniu układów hydraulicznych zgodnie z normami PN-EN ISO 4413. Z mojego doświadczenia wynika, że osoby, które rozumieją tę zasadę, nie mają potem większych problemów z projektowaniem i analizą działania siłowników – wszystko staje się po prostu logiczne i przewidywalne.
W tym zadaniu wiele osób daje się złapać na błędne schematy myślowe lub pomija istotne proporcje. Często pojawia się przekonanie, że siła działająca na większą powierzchnię powinna być równa lub mniejsza od siły przy mniejszej powierzchni, co jest niezgodne z rzeczywistością fizyczną, gdy ciśnienie pozostaje takie samo. W układach hydraulicznych czy pneumatycznych obowiązuje bezpośrednia zależność pomiędzy siłą a powierzchnią tłoka przy stałym ciśnieniu – im większa powierzchnia, tym większa siła. Błędne wyliczenia typu 2 N czy 200 N mogą wynikać z mylenia proporcji odwrotnych lub nieprawidłowego przekształcenia wzoru F = p*S. Zdarza się też, że ktoś myśli, iż wystarczy pomnożyć siłę przez ciśnienie lub odwrotnie, co jest błędem merytorycznym – ciśnienie to już siła przypadająca na jednostkę powierzchni. Wynik 500 N może pochodzić z niepotrzebnego dodatkowego przeliczenia lub pomnożenia zarówno przez stosunek powierzchni, jak i przez ciśnienie, co jest nadmiarowe. Moim zdaniem najlepszą praktyką jest zawsze skrupulatnie analizować dane i wykorzystywać zależności wynikające z równania sił: F1/S1 = F2/S2, gdy p1 = p2. W branży technicznej, szczególnie przy obsłudze i projektowaniu maszyn z siłownikami dwustronnego działania, bardzo przydaje się nawyk stosowania takich proporcji. To pozwala uniknąć pomyłek i zagwarantować bezpieczeństwo oraz poprawność działania całego układu, zgodnie z wytycznymi norm krajowych i międzynarodowych. Z mojego doświadczenia wynika, że warto zawsze weryfikować, czy nasze obliczenia są logiczne i czy wynik pasuje do warunków zadania – w tym przypadku im większa powierzchnia, tym większa siła, pod warunkiem stałego ciśnienia.