Определить величину и направление силы F, приложенной к штоку поршня для удержания его на

Определить величину и направление силы F, приложенной к штоку поршня для удержания его на месте. Справа от поршня находится воздух, слева от поршня и в резервуаре, куда опущен открытый конец трубы, жидкость Ж (рис. 1.1). Показание пружинного манометра Рм . Дано: вода, ρж = 998,2 кг/м3, рвак = 0,02 МПа = 0,02·106 Па, Н = 5 м, D = 100 мм = 0,1 м, d = 50 мм = 0,05 м F = ?

Со стороны поршневой полости цилиндра действует сила давления жидкости Fж (рис.1), которая пытается сдвинуть поршень вправо. Силу давления жидкости Fж определяем по формуле:
,
где рж = ρжgH — избыточное давление жидкости;
— площадь поршня цилиндра, на которую действует давление жидкости.
Рис.1.
Со стороны штоковой полости цилиндра действует сила давления воздуха Fв и стремится сдвинуть поршень влево (рис.1).
Сила давления воздуха Fв определяется по формуле:
где — площадь штоковой полости цилиндра
По условию задачи поршень под действием сил (Fж, Fв и искомой силы F) должен удерживаться на месте