Принципът на Паскал [лесно обясним]

Френският физик и математик Блез Паскал (1623-1662), прави различни приноси в теорията на вероятностите, математиката и естествената история. Най-известният е принципът на Паскал за поведението на течностите.

Постулатът на Паскал това е съвсем просто, лесно за разбиране и много полезно. Чрез експерименти Паскал установява, че налягането в течности, в състояние на покой, се предава равномерно през обема и във всички посоки.

Изявлението на Паскал, Въз основа на изследването на течности, той се използва за проектиране на голямо разнообразие от хидравлично оборудване, като преси, асансьори, спирачки за автомобили и др.

Основни понятия за разбиране на принципа на Паскал

налягане

Налягането е съотношението на приложената сила на единица площ. Измерва се в единици като Pascal, бар, атмосфера, килограми на квадратен сантиметър, psi (паунд на квадратен инч), наред с други. [1]

Налягането е обратно пропорционална на приложената повърхност или площ: колкото по-голяма е площта, толкова по-малко е налягането, толкова по-малка е площта, толкова по-голямо е налягането. Например, на фигура 2 се прилага сила от 10 N върху нокът, чийто връх има много малка площ, докато същата сила от 10 N се прилага върху длето, чийто връх има по-голяма площ от върха на нокътя. Тъй като нокътът има много малък връх, цялата сила се прилага към върха му, като упражнява голям натиск върху него, докато в длетото по-голямата площ позволява силата да се разпредели повече, генерирайки по-малко натиск.

Този ефект може да се наблюдава и при пясък или сняг. Ако жената носи спортна обувка или много малка обувка на ток, с много фина обувка на петата тя има тенденция да потъва повече, тъй като цялото й тегло е съсредоточено в много малка област (петата).

Хидростатично налягане

Това е налягането, упражнявано от течността в покой върху всяка от стените на контейнера, което съдържа течността. Това е така, защото течността приема формата на контейнера и това е в покой, в резултат на което се случва, че еднаква сила действа върху всяка от стените.

течности

Материята може да бъде в твърдо, течно, газообразно или плазмено състояние. Материята в твърдо състояние има определена форма и обем. Течностите имат определен обем, но не и определена форма, като приемат формата на контейнера, който ги съдържа, докато газовете нямат нито определен обем, нито определена форма.

Течностите и газовете се считат за "течности", тъй като в тях молекулите се държат заедно от слаби кохезионни сили, когато те са подложени на тангенциални сили, които са склонни да текат, движейки се в контейнера, който ги съдържа. Течностите са системи, които са в постоянно движение.

Твърдите вещества предават силата, която се упражнява върху него, докато в течности и газове се предава налягане.

ПРИНЦИП НА ПАСКАЛ

Френският физик и математик Блез Паскал направи различни приноси в теорията на вероятностите, математиката и естествената история. Най-известният е принципът, който носи името му върху поведението на течностите. [2]

Изявление на принципа на Паскал

Принципът на Паскал заявява, че налягането, упражнено навсякъде в затворена и несвиваема течност, се предава еднакво във всички посоки през флуида, т.е. налягането в течността е постоянно. [3].

Пример за принципа на Паскал може да се види на Фигура 3. Дупките бяха направени в контейнер и покрити с тапи, след това пълнени с вода (течност) и поставен капак. Когато се приложи сила върху капака на контейнера, във водата се подава налягане, което е равно във всички посоки, което кара всички тапи, които са били в отворите, да излязат навън.

Един от най-известните му експерименти е този на спринцовката на Паскал. Спринцовката се пълни с течност и се свързва с тръби, когато се упражнява натиск върху буталото на спринцовката, течността се издига на една и съща височина във всяка от тръбите. По този начин беше установено, че повишаването на налягането на течността, която е в покой, се предава равномерно през обема и във всички посоки. [4].

ПРИЛОЖЕНИЯ НА ПАСКАЛНИЯ ПРИНЦИП

Приложенията на Принципът на Паскал Те могат да се видят в ежедневието в множество хидравлични съоръжения като хидравлични преси, подемници, спирачки и крикове.

Хидравлична преса

Хидравличната преса това е устройство, което позволява да се усилят силите. Принципът на действие, основан на принципа на Паскал, се използва в преси, асансьори, спирачки и в голямо разнообразие от хидравлични устройства.

Състои се от два цилиндъра, от различни зони, пълни с масло (или друга течност) и комуникирани помежду си. Има и два бутала или бутала, които се вписват в цилиндрите, така че да са в контакт с течността. [5].

Пример за хидравлична преса е показан на фигура 4. Когато на буталото с по-малка площ А1 се приложи сила F1, в течността се създава налягане, което незабавно се предава вътре в цилиндрите. В буталото с по-голяма площ А2 се изпитва сила F2, много по-голяма от приложената, което зависи от отношенията на областите А2 / А1.

Упражнение 1. За да вдигнете кола, искате да изградите хидравличен крик. Каква връзка трябва да имат диаметрите на хидравличните бутални бутала, за да може чрез прилагане на сила от 100 N да вдигне 2500 кг автомобил върху по-голямото бутало? Вижте фигура 5.

разтвор

При хидравличните крикове е изпълнен принципът на Паскал, където налягането на маслото в хидравличния крик е еднакво, но силите се „умножават“, когато буталата имат различни зони. За да определите съотношението на площта на буталата на хидравличния крик:

• Като се има предвид масата на автомобила, 2.500 кг, която искате да вдигнете, определете теглото на колата, като използвате втория закон на Нютон. [6]

Каним ви да видите статията Законите на Нютон "лесни за разбиране"

• Приложен е принципът на Паскал, изравняващ наляганията в буталата.
• Връзката с площта на буталата се изчиства и стойностите се заместват. Вижте фигура 6.

Площите на буталата трябва да имат съотношение 24,52, например, ако имате малко бутало с радиус 3 см (площ А₁= 28,27 см²), голямото бутало трябва да има радиус 14,8 cm (площ A₂= 693,18 см²).

Хидравличен асансьор

Хидравличният асансьор е механично устройство, използвано за повдигане на тежки предмети. Хидравличните асансьори се използват в много автомагазини за извършване на подземни ремонти.

Работата на хидравличните асансьори се основава на принципа на Паскал. Асансьорите обикновено използват масло за предаване на налягане към буталата. Електрически мотор задейства хидравлична помпа, която оказва натиск върху буталото с най-малката площ. В буталото с най-голяма площ силата се „умножава“, като може да повдигне превозните средства, които ще бъдат ремонтирани. Вижте фигура 7.

Упражнение 2. Намерете максималния товар, който може да бъде повдигнат с хидравличен асансьор, чиято площ на най-малкото бутало е 28 cm2, а тази на най-голямото бутало е 1520 cm2, когато максималната сила, която може да се приложи, е 500 N. Вижте фигура 8.

Решение:

Тъй като принципът на Паскал е изпълнен при хидравличните повдигачи, наляганията върху буталата ще бъдат равни, като по този начин се знае максималната сила, която може да се приложи върху по-малкото бутало, изчислява се максималната сила, която ще се упражнява върху голямото бутало (F2), както показано на фигура 9.

Знаейки максималното тегло (F2), което може да се вдигне, масата се определя с помощта на втория закон на Нютон [6], като по този начин могат да се вдигат превозни средства с тегло до 2766,85 кг. Вижте фигура 10. Според таблицата на фигура 8, от средните маси на превозното средство, асансьорът ще може да вдига само компактни автомобили със средна маса 2.500 кг.

Хидравлични спирачки

Спирачките се използват на превозни средства, за да ги забавят или да ги спрат напълно. По принцип хидравличните спирачки имат механизъм като този, показан на фигурата. Натискането на педала на спирачката прилага сила, която се предава на бутало с малка площ. Приложената сила създава налягане в спирачната течност. [7].

В течността налягането се предава във всички посоки, до второ бутало, където силата се усилва. Буталото действа върху дискове или барабани за спиране на гумите на автомобила.

ЗАКЛЮЧЕНИЯ

Принципът на Паскал заявява, че за несвиваеми течности в покой налягането е постоянно в цялата течност. Налягането, упражнено навсякъде в затворената течност, се предава еднакво във всички посоки и посоки.

Сред приложенията на Принципът на Паскал Има многобройни хидравлични съоръжения като преси, асансьори, спирачки и крикове, устройства, които позволяват усилващи сили, в зависимост от отношението на зоните в буталата на устройството.

Не спирайте да преглеждате на нашия уебсайт Нютонов закон, Термодинамични принципи, на Принципът на Бернули наред с други много интересни.

REFERENCIAS

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