Прынцып Паскаля [лёгка растлумачыць]
Французскі фізік і матэматык Блез Паскаль (1623-1662), унёс розныя ўклады ў тэорыю верагоднасці, матэматыку і натуральную гісторыю. Найбольш вядомы прынцып Паскаля, які тычыцца паводзін вадкасці.
Пастулат Паскаля гэта даволі проста, лёгка зразумець і вельмі карысна. У выніку эксперыментаў Паскаль выяўляе, што ціск у вадкасцях у стане спакою перадаецца раўнамерна па ўсім аб'ёме і ва ўсіх напрамках.
Заява Паскаля, На падставе вывучэння вадкасцей ён выкарыстоўваецца для праектавання шырокага спектру гідраўлічнага абсталявання, напрыклад, прэсаў, ліфтаў, аўтамабільных тармазоў.
Асноўныя паняцці для разумення прынцыпу Паскаля
ціск
Ціск гэта суадносіны прыкладзенай сілы на адзінку плошчы. Ён вымяраецца ў такіх адзінках, як Паскаль, бар, атмасфера, кілаграмы на квадратны сантыметр, фунты на квадратны цаля і іншыя. [1]
Ціск зваротна прапарцыйны нанесенай паверхні або плошчы: чым большая плошча, тым меншы ціск, тым меншая плошча, тым большы ціск. Напрыклад, на малюнку 2 на цвік, кончык якога мае вельмі невялікую плошчу, дзейнічае сіла 10 Н, у той час як такая ж сіла 10 Н прыкладаецца да зубіла, наканечнік якога мае большую плошчу, чым кончык пазногця. Паколькі цвік мае вельмі маленькі наканечнік, на яго кончык прыкладаецца ўся сіла, аказваючы на яго вялікі ціск, у той час як у долата большая плошча дазваляе сіле размяркоўвацца больш, ствараючы меншы ціск.
Гэты эфект можна назіраць і на пяску альбо снезе. Калі жанчына носіць спартыўную або вельмі маленькую пятку, з вельмі тонкай пяткай чаравік мае тэндэнцыю больш апускацца, бо ўвесь яе вага сканцэнтраваны на вельмі невялікай плошчы (пятцы).
Гідрастатычны ціск
Гэта ціск, які аказвае вадкасць, якая знаходзіцца ў стане спакою, на кожную са сценак ёмістасці, у якой знаходзіцца вадкасць. Гэта таму, што вадкасць прымае форму ёмістасці і яна знаходзіцца ў стане спакою, як следства, бывае, што на кожную са сцен дзейнічае раўнамерная сіла.
Вадкасці
Матэрыя можа знаходзіцца ў цвёрдым, вадкім, газападобным або плазменным стане. Матэрыя ў цвёрдым стане мае пэўную форму і аб'ём. Вадкасці маюць пэўны аб'ём, але не пэўную форму, прымаючы форму ёмістасці, якая іх змяшчае, у той час як газы не маюць ані пэўнага аб'ёму, ані пэўнай формы.
Вадкасці і газы лічацца "вадкасцямі", паколькі ў іх малекулы ўтрымліваюцца слабымі кагезійнымі сіламі, калі яны падвяргаюцца ўздзеянню тангенцыяльных сіл, як правіла, цякучы, рухаючыся ў ёмістасці, якая іх змяшчае. Вадкасці - гэта сістэмы, якія знаходзяцца ў пастаянным руху.
Цвёрдыя рэчывы перадаюць сілу, якая аказваецца на яго, у той час як у вадкасцях і газах перадаецца ціск.
ПРЫНЦЫП ПАШКАЛА
Французскі фізік і матэматык Блез Паскаль унёс розныя ўклады ў тэорыю верагоднасцей, матэматыку і натуральную гісторыю. Самы вядомы прынцып, які носіць яго імя па паводзінах вадкасці. [2]
Заява прынцыпу Паскаля
Прынцып Паскаля сцвярджае, што ціск, які аказваецца дзе-небудзь у закрытай і несціскаемай вадкасці, па ўсёй вадкасці перадаецца аднолькава ва ўсіх напрамках, гэта значыць ціск ва ўсёй вадкасці пастаянны. [3].
Прыклад прынцыпу Паскаля можна ўбачыць на малюнку 3. Адтуліны рабілі ў ёмістасці і закаркоўвалі, потым запаўнялі вадой (вадкасцю) і ставілі вечка. Калі на крышку ёмістасці прыкладзена сіла, у вадзе падаецца ціск, роўны ва ўсе бакі, і ўсе коркі, якія былі ў адтулінах, выходзяць вонкі.
Адным з самых вядомых яго эксперыментаў быў шпрыц Паскаля. Шпрыц быў напоўнены вадкасцю і падлучаны да трубак, калі ціск аказваўся на поршань шпрыца, вадкасць падымалася на аднолькавую вышыню ў кожнай з труб. Такім чынам, было ўстаноўлена, што павелічэнне ціску вадкасці, якая знаходзіцца ў стане спакою, раўнамерна перадаецца па аб'ёме і ва ўсіх напрамках. [4].
ПРЫМЯНЕННІ ПАСКАЛЬНАГА ПРЫНЦЫПУ
Прыкладання Прынцып Паскаля Іх можна ўбачыць у паўсядзённым жыцці ў шматлікіх гідраўлічных абсталяваннях, такіх як гідраўлічныя прэсы, пад'ёмнікі, тармазы і дамкраты.
Гідраўлічны прэс
Гідраўлічны прэс гэта прылада, якая дазваляе ўзмацніць сілы. Прынцып дзеяння, заснаваны на прынцыпе Паскаля, выкарыстоўваецца ў прэсах, ліфтах, тармазах і ў самых розных гідраўлічных прыладах.
Ён складаецца з двух цыліндраў, розных абласцей, напоўненых алеем (ці іншай вадкасцю) і звязаных паміж сабой. Таксама размешчаны два поршні альбо поршні, якія ўпісваюцца ў цыліндры, каб яны кантактавалі з вадкасцю. [5].
Прыклад гідраўлічнага прэса паказаны на малюнку 4. Калі на поршань з меншай плошчай А1 дзейнічае сіла F1, у вадкасці ствараецца ціск, які імгненна перадаецца ўнутр цыліндраў. У поршня з большай плошчай А2 узнікае сіла F2, значна большая, чым прыкладзеная, якая залежыць ад суадносін плошчаў А2 / А1.
Практыкаванне 1. Каб падняць машыну, вы хочаце пабудаваць гідраўлічны дамкрат. Якую залежнасць павінны мець дыяметры поршняў гідраўлічнага тараннага рыштунку, каб, прыклаўшы сілу ў 100 Н, ён мог падняць на больш буйны поршань машыну ў 2500 кг? Глядзіце малюнак 5.
Рашэнне
У гідраўлічных дамкратах выконваецца прынцып Паскаля, калі ціск алею ўнутры гідраўлічнага дамкрата аднолькавы, але сілы "павялічваюцца", калі поршні маюць розныя плошчы. Для вызначэння суадносін плошчы поршняў гідраўлічнага домкрата:
- Улічваючы масу аўтамабіля 2.500 кг, якую вы хочаце падняць, вызначце вагу машыны, выкарыстоўваючы другі закон Ньютана. [6]
Мы запрашаем вас паглядзець артыкул Законы Ньютана "лёгка зразумець"
- Прымяняецца прынцып Паскаля, які выраўноўвае ціск у поршнях.
- Суадносіны плошчы поршняў ачышчаюцца і значэнні падмяняюцца. Глядзіце малюнак 6.
Плошча поршня павінна мець суадносіны 24,52, напрыклад, калі ў вас невялікі поршань радыусам 3 см (плошча А1= 28,27 см2), вялікі поршань павінен мець радыус 14,8 см (плошча А2= 693,18 см2).
Гідраўлічны ліфт
Гідраўлічны пад'ёмнік - гэта механічнае прыстасаванне, якое выкарыстоўваецца для ўзняцця цяжкіх прадметаў. Гідраўлічныя пад'ёмнікі выкарыстоўваюцца ў многіх аўтакрамах для выканання рамонтаў пад аўтамабілем.
Праца гідраўлічных пад'ёмнікаў заснавана на прынцыпе Паскаля. Ліфты звычайна выкарыстоўваюць алей для перадачы ціску на поршні. Электрарухавік прыводзіць у дзеянне гідраўлічны помпа, які аказвае ціск на поршань з найменшай плошчай. У поршні з самай вялікай плошчай сіла "памнажаецца", маючы магчымасць падняць транспартныя сродкі, якія падлягаюць рамонту. Глядзіце малюнак 7.
Практыкаванне 2. Знайдзіце максімальную нагрузку, якую можна падняць пры дапамозе гідраўлічнага пад'ёмніка, плошча якога найменшага поршня складае 28 см2, а найбольшага поршня - 1520 см2, калі максімальная сіла, якую можна прыкласці, складае 500 Н. Гл. малюнак 8.
рашэнне:
Паколькі прынцып Паскаля выконваецца ў гідраўлічных пад'ёмніках, ціск на поршнях будзе роўным, такім чынам, ведаючы максімальную сілу, якую можна прыкласці да меншага поршня, разлічваецца максімальная сіла, якая будзе дзейнічаць на вялікі поршань (F2), паказана на малюнку 9.
Ведаючы максімальны вага (F2), які можна падняць, маса вызначаецца з выкарыстаннем другога закона Ньютана [6], такім чынам можна падняць транспартныя сродкі вагой да 2766,85 кг. Глядзіце малюнак 10. Згодна з табліцай на малюнку 8, з сярэдняй масы транспартнага сродку можна падняць толькі кампактныя аўтамабілі сярэдняй масай 2.500 кг.
Гідраўлічныя тармазы
Тармазы выкарыстоўваюцца на транспартных сродках, каб запаволіць іх або цалкам спыніць. У цэлым гідраўлічныя тармазы маюць механізм, падобны на той, які паказаны на малюнку. Пры націсканні на педаль тормазу дзейнічае сіла, якая перадаецца поршню невялікай плошчы. Прыкладаемая сіла стварае ціск у тармазной вадкасці. [7].
У вадкасці ціск перадаецца ва ўсе бакі, аж да другога поршня, дзе сіла ўзмацняецца. Поршань дзейнічае на дыскі альбо барабаны, каб тармазіць шыны транспартнага сродку.
ВЫСНОВЫ
Прынцып Паскаля сцвярджае, што для несціскаемых вадкасцей у стане спакою ціск пастаянны ва ўсёй вадкасці. Ціск, які аказваецца ў любым месцы закрытай вадкасці, перадаецца аднолькава ва ўсіх напрамках і пачуццях.
Сярод прыкладанняў Прынцып Паскаля Існуе мноства гідраўлічных прыстасаванняў, такіх як прэсы, ліфты, тармазы і дамкраты, прылады, якія дазваляюць узмацніць сілы ў залежнасці ад залежнасці ад плошчы ў поршнях прылады.
Не спыняйце агляд на нашым сайце Закон Ньютана, Тэрмадынамічныя прынцыпы, Прынцып Бернулі сярод іншых вельмі цікавыя.