Pascalov princip [lako objasniti]

Francuski fizičar i matematičar Blaise Pascal (1623-1662), dao je različite doprinose teoriji vjerovatnoće, matematici i prirodnoj historiji. Najpoznatiji je Pascalov princip o ponašanju tečnosti.

Pascalov postulat vrlo je jednostavno, lako razumljivo i vrlo korisno. Kroz eksperimente, Pascal otkriva da se pritisak u tečnosti, u stanju mirovanja, prenosi jednoliko kroz zapreminu i u svim pravcima.

Pascalova izjava, Na osnovu proučavanja fluida, koristi se za dizajn široke lepeze hidrauličke opreme, kao što su prese, liftovi, kočnice automobila, između ostalog.

Osnovni koncepti za razumijevanje Pascalovog principa

Pritisak

Pritisak je omjer primijenjene sile po jedinici površine. Mjeri se u jedinicama kao što su Pascal, bar, atmosfera, kilogrami po kvadratnom centimetru, psi (funta po kvadratnom inču), između ostalog. [1]

Pritisak je obrnuto proporcionalan nanesenoj površini ili površini: što je površina veća, to je pritisak manji, to je površina manja, to je pritisak veći. Na primjer, na slici 2 sila od 10 N djeluje na nokat čiji vrh ima vrlo malu površinu, dok se ista sila od 10 N primjenjuje na dlijeto čiji vrh ima veću površinu od vrha nokta. Budući da nokat ima vrlo mali vrh, na njegov vrh se primjenjuje sva sila vršeći veliki pritisak, dok u dlijetu veća površina omogućuje veću raspodjelu sile stvarajući manji pritisak.

Ovaj se efekat može primijetiti i na pijesku ili snijegu. Ako žena nosi sportsku cipelu ili vrlo malu cipelu na petu, s vrlo finom cipelom na petu nastoji više tonuti, jer je sva njena težina koncentrirana na vrlo malom području (peta).

Hidrostatički pritisak

To je pritisak koji tekućina koja miruje na svaki od zidova posude sadrži tečnost. To je zato što tečnost poprima oblik posude i to miruje, što kao posljedicu ima da na svaki od zidova djeluje jednolika sila.

Tečnosti

Materija može biti u čvrstom, tečnom, plinovitom ili plazemskom stanju. Materija u čvrstom stanju ima određeni oblik i volumen. Tekućine imaju određenu zapreminu, ali ne i određeni oblik, usvajajući oblik posude koja ih sadrži, dok plinovi nemaju ni određenu zapreminu ni određeni oblik.

Tekućine i plinovi smatraju se "tekućinama", jer se u njima molekuli drže zajedno slabim kohezivnim silama, kada su podvrgnuti tangencijalnim silama koje teže protoku, krećući se u spremniku koji ih sadrži. Fluidi su sistemi koji se neprekidno kreću.

Čvrste materije prenose silu koja se na nju vrši, dok se u tečnostima i gasovima prenosi pritisak.

PASKALOV PRINCIP

Francuski fizičar i matematičar Blaise Pascal dao je različite doprinose u teoriji vjerovatnoće, matematici i prirodnoj historiji. Najpoznatiji je princip koji nosi njegovo ime o ponašanju tečnosti. [2]

Izjava Pascalovog principa

Pascalov princip navodi da se pritisak koji se vrši bilo gdje u zatvorenoj, nestlačivoj tekućini prenosi podjednako u svim smjerovima kroz tekućinu, odnosno pritisak u cijeloj tekućini je konstantan. [3].

Primjer Pascalovog principa može se vidjeti na slici 3. Rupe su napravljene u posudi i prekrivene čepovima, zatim napunjene vodom (tečnošću) i postavljen poklopac. Kada se na poklopac posude primijeni sila, u vodi se prikazuje pritisak koji je jednak u svim smjerovima, zbog čega svi čepovi koji su bili u rupama izlaze van.

Jedan od njegovih najpoznatijih eksperimenata bio je onaj Pascalovog šprica. Špric je napunjen tečnošću i spojen na cijevi, a kada se vrši pritisak na klip šprice, tekućina se dizala do iste visine u svakoj cijevi. Tako je utvrđeno da se porast pritiska tečnosti koja miruje prenosi jednoliko kroz zapreminu i u svim pravcima. [4].

PRIMJENE PASKALNOG NAČELA

Primjene Pascalov princip U svakodnevnom životu mogu se vidjeti u brojnoj hidrauličkoj opremi kao što su hidraulične preše, dizalice, kočnice i dizalice.

Hidraulična presa

Hidraulična presa to je uređaj koji omogućava pojačavanje sila. Princip rada, zasnovan na Pascalovom principu, koristi se u prešama, liftovima, kočnicama i u širokom spektru hidrauličkih uređaja.

Sastoji se od dva cilindra, različitih područja, napunjenih uljem (ili drugom tečnošću) i međusobno komuniciranih. Tu su i dva klipa ili klipa koja se uklapaju u cilindre, tako da su u kontaktu sa tečnošću. [5].

Primjer hidraulične preše prikazan je na slici 4. Kada se na klip manje površine A1 primijeni sila F1, u ​​tečnosti se stvara pritisak koji se trenutno prenosi unutar cilindara. U klipu veće površine A2 dolazi do pojave sile F2, mnogo veće od one koja se primjenjuje, što ovisi o odnosima površina A2 / A1.

Vježba 1. Da biste podigli automobil, želite napraviti hidrauličku dizalicu. Kakav odnos moraju imati promjeri klipova hidrauličnih cilindara da bi primjenom sile od 100 N mogao podići automobil od 2500 kg na veći klip? Pogledajte sliku 5.

Rešenje

U hidrauličkim dizalicama ispunjen je Pascalov princip, gdje je pritisak ulja u hidrauličnoj dizalici jednak, ali se sile „umnožavaju“ kada klipovi imaju različita područja. Da biste utvrdili omjer površine klipa hidrauličke dizalice:

• S obzirom na masu automobila, od 2.500 kg, koju treba podići, težina automobila određuje se pomoću Newtonovog drugog zakona. [6]

Pozivamo vas da pogledate članak Newtonovi zakoni "lako razumljivi"

• Primjenjuje se Pascalov princip koji izjednačava pritiske u klipovima.
• Odnos površine klipova se briše i vrijednosti se zamjenjuju. Pogledajte sliku 6.

Površine klipova trebale bi imati omjer 24,52, na primjer, ako imate mali klip radijusa 3 cm (područje A₁= 28,27 cm²), veliki klip trebao bi imati radijus od 14,8 cm (područje A₂= 693,18 cm²).

Hidraulično dizalo

Hidraulični lift je mehanički uređaj koji se koristi za podizanje teških predmeta. Hidraulične dizalice koriste se u mnogim auto-servisima za izvođenje popravaka ispod vozila.

Rad hidrauličkih dizala zasnovan je na Pascalovom principu. Liftovi obično koriste ulje za prenos pritiska na klipove. Elektromotor aktivira hidrauličku pumpu koja vrši pritisak na klip s najmanjom površinom. U klipu s najvećom površinom sila se „umnožava“, čime se mogu podići vozila koja treba popraviti. Pogledajte sliku 7.

Vježba 2. Pronađite maksimalno opterećenje koje se može podići hidrauličkim dizalom čija je površina najmanjeg klipa 28 cm2, a najvećeg klipa 1520 cm2, kada je maksimalna sila koja se može primijeniti 500 N. Vidi slika 8.

Rešenje:

Budući da je Pascalov princip ispunjen kod hidrauličnih podizača, pritisci na klipovima bit će jednaki, pa se zna maksimalna sila koja se može primijeniti na manji klip, izračunava se maksimalna sila koja će djelovati na veliki klip (F2), prikazano na slici 9.

Znajući maksimalnu težinu (F2) koja se može podići, masa se određuje pomoću Newtonovog drugog zakona [6], tako da se vozila težine do 2766,85 kg mogu podići. Pogledajte sliku 10. Prema tablici na slici 8, od prosječnih masa vozila, dizalo će moći dizati samo kompaktne automobile prosječne mase 2.500 kg.

Hidraulične kočnice

Kočnice se koriste na vozilima da bi ih usporile ili potpuno zaustavile. Općenito, hidraulične kočnice imaju mehanizam kakav je prikazan na slici. Pritiskom na papučicu kočnice primjenjuje se sila koja se prenosi na klip male površine. Primenjena sila stvara pritisak unutar kočione tečnosti. [7].

U tečnosti se pritisak prenosi u svim smerovima, sve do drugog klipa gde se sila pojačava. Klip djeluje na diskove ili bubnjeve kako bi kočio gume vozila.

ZAKLJUČCI

Pascalov princip navodi da je za nekompresibilne tečnosti u mirovanju pritisak konstantan u cijeloj tečnosti. Pritisak koji se vrši bilo gde u zatvorenoj tečnosti prenosi se podjednako u svim smerovima i smerovima.

Među aplikacijama Pascalov princip Brojna je hidraulična oprema kao što su preše, liftovi, kočnice i dizalice, uređaji koji omogućavaju pojačavanje sila, u zavisnosti od odnosa područja u klipovima uređaja.

Nemojte prestati pregledavati na našoj web stranici Newtonov zakon, Termodinamički principi, el Bernoullijev princip između ostalog vrlo zanimljivo.

REFERENCIAS

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