Để giải bài toán này, chúng ta cần sử dụng nguyên lý Pascal và tính toán các lực tác động lên hai pit tông.
1. **Tính trọng lực tác động lên pit tông lớn**:
- Khối lượng người là \( m = 54 \, kg \).
- Trọng lực \( F = m \cdot g \) (với \( g \approx 9,8 \, m/s^2 \)).
- Tính trọng lực:
\[
F = 54 \, kg \cdot 9,8 \, m/s^2 = 529,2 \, N.
\]
2. **Diện tích của pit tông lớn và nhỏ**:
- Diện tích pit tông lớn \( S = 1 \, m^2 \).
- Diện tích pit tông nhỏ \( s = 0,2 \, m^2 \).
3. **Sử dụng nguyên lý Pascal**:
Theo nguyên lý Pascal, áp lực (độ mạnh) tác động lên pit tông lớn sẽ truyền đến pit tông nhỏ. Áp lực tính bằng:
\[
P = \frac{F}{S}.
\]
Áp lực trên pit tông lớn:
\[
P = \frac{529,2 \, N}{1 \, m^2} = 529,2 \, Pa.
\]
4. **Tính lực tác động lên pit tông nhỏ**:
Áp lực trên pit tông nhỏ cũng là \( P \):
\[
P = \frac{F'}{s},
\]
với \( F' \) là lực tác động lên pit tông nhỏ. Ta có:
\[
529,2 = \frac{F'}{0,2}.
\]
Giải phương trình trên để tìm \( F' \):
\[
F' = 529,2 \cdot 0,2 = 105,84 \, N.
\]
5. **Tính độ cao nâng lên của pit tông nhỏ**:
Khối lượng riêng của dầu là \( D = 0,9 \, g/cm^3 = 900 \, kg/m^3 \). Do đó, trọng lượng riêng của dầu:
\[
\rho = D \cdot g = 900 \cdot 9,8 \, N/m^3 = 8820 \, N/m^3.
\]
Để tính đoạn nâng lên \( h \) của pit tông nhỏ, ta sử dụng công thức:
\[
F' = \rho \cdot g \cdot V,
\]
trong đó \( V \) là thể tích chất lỏng mà pit tông nhỏ nâng lên, được tính bằng \( s \cdot h \). Vậy:
\[
F' = 8820 \cdot s \cdot h = 8820 \cdot 0,2 \cdot h.
\]
Thay \( F' \) vào phương trình:
\[
105,84 = 8820 \cdot 0,2 \cdot h.
\]
6. **Giải phương trình để tìm \( h \)**:
\[
105,84 = 1764 \cdot h \implies h = \frac{105,84}{1764} \approx 0,0599 \, m.
\]
7. **Kết luận**:
Pit tông nhỏ nâng lên một đoạn khoảng \( h \approx 0,0599 \, m \) hay khoảng \( 5,99 \, cm \).
Vậy đoạn pit tông nhỏ nâng lên là khoảng \( 5,99 \, cm \).