Basiese elektrisiteittegnologie

Pascal se beginsel [maklik verklaar]

Die Franse fisikus en wiskundige Blaise Pascal (1623-1662), het verskillende bydraes gelewer tot die teorie van waarskynlikheid, wiskunde en natuurgeskiedenis. Die bekendste is Pascal se beginsel oor die gedrag van vloeistowwe.

Pascal se postulaat dit is redelik eenvoudig, maklik om te verstaan ​​en baie nuttig. Deur eksperimente vind Pascal dat die druk in vloeistowwe, in 'n toestand van rus, eenvormig deur die volume en in alle rigtings oorgedra word.

Pascal se verklaring, Op grond van die studie van vloeistowwe word dit gebruik vir die ontwerp van 'n wye verskeidenheid hidrouliese toerusting, soos perse, hysbakke, motorremme, onder andere.

Basiese konsepte om Pascal se beginsel te verstaan

druk

Die druk is die verhouding van die toegepaste krag per oppervlakte-eenheid. Dit word gemeet in eenhede soos onder andere Pascal, staaf, atmosfeer, kilogram per vierkante sentimeter, psi (pond per vierkante duim). [1]

druk
Figuur 1. citeia.com

Die druk is omgekeerd eweredig aan die toegepaste oppervlak of area: hoe groter die area, hoe minder druk, hoe minder die area, hoe groter die druk. In Figuur 2 word daar byvoorbeeld 'n krag van 10 N uitgeoefen op 'n spyker waarvan die punt 'n baie klein oppervlakte het, terwyl dieselfde krag van 10 N toegepas word op 'n beitel waarvan die punt 'n groter oppervlakte het as die punt van die spyker. Aangesien die spyker 'n baie klein punt het, word al die krag op sy punt uitgeoefen, wat groot druk daarop uitoefen, terwyl die groter gebied in die beitel toelaat dat die krag meer versprei word, wat minder druk oplewer.

Druk is omgekeerd eweredig aan oppervlakte
Figuur 2. citeia.com

Hierdie effek kan ook in sand of sneeu waargeneem word. As 'n vrou 'n sportskoen of 'n baie klein hakskoen dra, is hy geneig om meer te sak met 'n hakskoen met 'n baie fyn tone, aangesien al sy gewig in 'n baie klein area (die hak) gekonsentreer is.

Hidrostatiese druk

Dit is die druk wat 'n vloeistof in rus op elke muur van die houer uitoefen wat die vloeistof bevat. Dit is omdat die vloeistof die vorm van die houer aanneem en dat dit in rus is. Gevolglik gebeur dit dat 'n eenvormige krag op elkeen van die mure inwerk.

Vloeistowwe

Materie kan in 'n vaste, vloeibare, gasvormige of plasma toestand wees. Materie in vaste toestand het 'n bepaalde vorm en volume. Vloeistowwe het 'n gedefinieerde volume, maar nie 'n gedefinieerde vorm nie, en neem die vorm aan van die houer wat dit bevat, terwyl gasse nie 'n gedefinieerde volume of 'n gedefinieerde vorm het nie.

Vloeistowwe en gasse word as "vloeistowwe" beskou, aangesien die molekules hierin deur swak samehangende kragte bymekaar gehou word, wanneer hulle onderwerp word aan tangensiële kragte wat hulle geneig is om te vloei en in die houer beweeg. Vloeistowwe is stelsels wat konstant beweeg.

Vaste stowwe dra die krag uit wat daarop uitgeoefen word, terwyl druk in vloeistowwe en gasse oorgedra word.

PASCAL SE BEGINSEL

Die Franse fisikus en wiskundige Blaise Pascal het verskillende bydraes gelewer in die waarskynlikheidsteorie, wiskunde en natuurgeskiedenis. Die bekendste is die beginsel wat sy naam dra oor die gedrag van vloeistowwe. [2]

Verklaring van Pascal se beginsel

Pascal se beginsel stel dat die druk wat oral in 'n geslote en nie-saamdrukbare vloeistof uitgeoefen word, eweredig in alle rigtings deur die vloeistof oorgedra word, dit wil sê die druk in die vloeistof is konstant. [3].

'N Voorbeeld van Pascal se beginsel kan in Figuur 3 gesien word. Daar is gate in 'n houer gemaak en met kurke bedek, dan met water (vloeistof) gevul en 'n deksel geplaas. As 'n krag op die deksel van die houer toegepas word, word 'n druk in die water aangebied wat in alle rigtings gelyk is, wat veroorsaak dat al die kurke wat in die gate was, uitkom.

Pascal se beginsel
Figuur 3. citeia.com

Een van sy bekendste eksperimente was dié van Pascal se spuit. Die spuit is met 'n vloeistof gevul en aan 'n paar buise gekoppel, en wanneer die druk op die suier van die spuit uitgeoefen word, het die vloeistof in dieselfde buis tot dieselfde hoogte gestyg. Daar is dus gevind dat die toename in druk van 'n vloeistof wat rus, eenvormig deur die volume en in alle rigtings oorgedra word. [4].

TOEPASSINGE VAN DIE PASCAL-BEGINSEL

Die toepassings van die Pascal se beginsel Dit kan in die alledaagse lewe gesien word in talle hidrouliese toerusting soos hidrouliese perse, hysbakke, remme en domkragte.

Hidrouliese pers

Die hidrouliese pers dit is 'n toestel waarmee kragte versterk kan word. Die werkbeginsel, gebaseer op Pascal se beginsel, word gebruik in perse, hysbakke, remme en in 'n wye verskeidenheid hidrouliese toestelle.

Dit bestaan ​​uit twee silinders, van verskillende gebiede, gevul met olie (of ander vloeistof) en met mekaar kommunikeer. Daar is ook twee suiers of suiers wat in die silinders pas, sodat hulle in kontak is met die vloeistof. [5].

'N Voorbeeld van 'n hidrouliese pers word in figuur 4 getoon. Wanneer 'n krag F1 op die suier van kleiner area A1 toegepas word, word 'n druk in die vloeistof geskep wat onmiddellik binne die silinders oorgedra word. In die suier met 'n groter oppervlakte A2 word 'n krag F2 ervaar, baie groter as wat toegepas word, wat afhang van die verhoudings van die gebiede A2 / A1.

Hidrouliese pers
Figuur 4. citeia.com

Oefening 1. Om 'n motor te lig, wil u 'n hidrouliese domkrag bou. Watter verband moet die diameters van die hidrouliese suiersuiers hê, sodat dit deur 'n krag van 100 N 'n motor van 2500 kg op die groter suier kan lig? Sien figuur 5.

Pascal oefening
Figuur 5. citeia.com

Oplossing

In hidrouliese domkragte word die beginsel van Pascal vervul, waar die oliedruk binne die hidrouliese domkrag dieselfde is, maar die kragte word "vermenigvuldig" wanneer die suiers verskillende gebiede het. Om die oppervlakteverhouding van die hidrouliese domkrag-suiers te bepaal:

  • Gegewe die massa van die motor, 2.500 6 kg, wat u wil optel, bepaal u die gewig van die motor volgens die tweede wet van Newton. [XNUMX]

Ons nooi u uit om die artikel te sien Newton se wette "maklik om te verstaan"

  • Pascal se beginsel word toegepas om die druk in die suiers te vergelyk.
  • Die oppervlakverhouding van die plunjer word skoongemaak en die waardes vervang. Sien figuur 6.
Oefening 1- oplossing
Figuur 6. citeia.com

Die suierareas moet byvoorbeeld 'n verhouding van 24,52 hê, as u 'n klein suier met 'n radius van 3 cm het (oppervlakte A1= 28,27 cm2), moet die groot plunjer 'n radius van 14,8 cm hê (oppervlakte A2= 693,18 cm2).

Hidrouliese hysbak

'N Hidrouliese hysbak is 'n meganiese toestel wat gebruik word om swaar voorwerpe op te lig. Hidrouliese hysbakke word in baie motorwinkels gebruik om herstelwerk onder voertuie uit te voer.

Die werking van hidrouliese hysbakke is gebaseer op Pascal se beginsel. Hysbakke gebruik gewoonlik olie om druk na die suiers oor te dra. 'N Elektriese motor aktiveer 'n hidrouliese pomp wat druk op die suier met die kleinste area. In die suier met die grootste oppervlakte word die krag "vermenigvuldig", wat die voertuie kan oplig wat herstel moet word. Sien figuur 7.

Hidrouliese hysbak
Figuur 7. citeia.com

Oefening 2. Bepaal die maksimum vrag wat opgelig kan word met 'n hidrouliese hysbak waarvan die oppervlakte van die kleinste suier 28 cm2 is, en die van die grootste suier 1520 cm2, wanneer die maksimum krag wat toegepas kan word 500 N is. figuur 8.

Oefening 2- hidrouliese persverklaring
Figuur 8. citeia.com

oplossing:

Aangesien die beginsel van Pascal in hidrouliese hysbakke vervul word, sal die druk op die suiers gelyk wees en dus die maksimum krag wat op die kleiner suier toegepas kan word, word bereken. Die maksimum krag wat op die groot suier uitgeoefen word, word bereken (F2), in figuur 9 getoon.

berekening van maksimum krag
Figuur 9. citeia.com

Met die wete van die maksimum gewig (F2) wat opgelig kan word, word die massa bepaal met behulp van Newton se tweede wet [6], en voertuie wat tot 2766,85 kg weeg, kan dus opgelig word. Sien figuur 10. Volgens die tabel in figuur 8 kan van die gemiddelde voertuigmassa slegs kompakte motors met 'n gemiddelde massa van 2.500 XNUMX kg met die hysbak opgelig word.

Oefening 2 - oplossing
Figuur 10 citeia.com

Hidrouliese remme

Remme word op voertuie gebruik om dit te vertraag of heeltemal te stop. In die algemeen het hidrouliese remme 'n meganisme soos in die figuur. Deur die rempedaal in te druk, oefen 'n krag uit wat na 'n klein suier oorgedra word. Die toegepaste krag skep 'n druk in die remvloeistof. [7].

In die vloeistof word die druk in alle rigtings oorgedra, tot by 'n tweede suier waar die krag versterk word. Die suier werk op skywe of tromme om die bande van die voertuig te rem.

Hidrouliese remme
Figuur 11 citeia.com

GEVOLGTREKKINGS

Pascal se beginsel stel dat, vir onkompressibele vloeistowwe in rus, die druk deur die vloeistof konstant is. Die druk wat oral in die geslote vloeistof uitgeoefen word, word ewe veel in alle rigtings en rigtings oorgedra.

Onder die toepassings van die Pascal se beginsel Daar is talle hidrouliese toerusting, soos perse, hysbakke, remme en domkragte, toestelle om kragte te versterk, volgens 'n verhouding tussen gebiede in die plunjer van die toestel.

Moenie ophou om op ons webwerf die Newton-wet, Termodinamiese beginselsDie Bernoulli se beginsel onder andere baie interessant.

referencias

[1] [2] [3] [4] [5] [6] [7]

Laat 'n antwoord

Jou e-posadres sal nie gepubliseer word nie. Verpligte velde gemerk met *

Hierdie webwerf gebruik Akismet om spam te verminder. Vind uit hoe jou kommentaar data verwerk is.