Principiu di Pascal [spiegatu facilmente]
U fisicu è matematicu francese Blaise Pascal (1623-1662), hà fattu parechji cuntributi in teoria di a probabilità, matematica è storia naturale. U più cunnisciutu hè u principiu di Pascal, nantu à u cumpurtamentu di i fluidi.
U postulatu di Pascal hè abbastanza sèmplice, faciule da capisce è assai utile. Attraversu l'esperimenti, Pascal trova chì a pressione in liquidi, in un statu di riposu, hè trasmessa uniformemente in tuttu u vulume è in tutte e direzzioni.
Dichjarazione di Pascal, Basatu annantu à u studiu di i fluidi, hè adupratu per u cuncepimentu di una larga varietà di attrezzature idrauliche cum'è presse, elevatori, freni di vittura, trà altri.
Cuncetti di basa per capisce u Principiu di Pascal
Pressure
A pressione hè u raportu di a forza applicata per unità di area. Hè misuratu in unità cum'è Pascal, barra, atmosfera, chilogrammi per centimetri quadrati, psi (libbra per pollice quadratu), trà altri. [1]
A pressione hè inversamente prupurziunale à a superficia o l'area applicata: u più grande l'area, menu pressione, menu l'area, più grande a pressione. Per esempiu, in a Figura 2 una forza di 10 N hè esercitata nantu à un unghje chì a punta hà una zona assai chjuca, mentre a stessa forza di 10 N hè applicata nantu à un cincelu chì a punta hà una zona più grande di a punta di u unghje. Siccomu u chiodu hà una punta assai chjuca, tutta a forza hè applicata à a so punta, esercitendu una grande pressione annantu, mentre chì in u scalpellu, a zona più larga permette di distribuisce di più a forza, generendu menu pressione.
Stu effettu pò esse ancu osservatu in sabbia o neve. Se una donna porta una scarpa sportiva o una scarpa di taccu assai chjuca, cù una scarpa di punta finissima tende à affundassi di più postu chì tuttu u so pesu hè cuncentratu in una zona assai chjuca (u taccu).
Pressione idrostatica
Hè a pressione esercitata da un fluidu à u riposu nantu à ognuna di e pareti di u contenitore chì cuntene u fluidu. Questu hè chì u liquidu assume a forma di u contenitore è questu hè in riposu, di conseguenza, accade chì una forza uniforme agisca nantu à ognuna di e pareti.
Fluidi
A materia pò esse in un statu solidu, liquidu, gassosu o plasma. A materia in un statu solidu hà una forma è un volume definiti. I liquidi anu un volume definitu, ma micca una forma definita, aduttendu a forma di u contenitore chì li cuntene, mentre i gasi ùn anu nè un volume definitu nè una forma definita.
Liquidi è gasi sò cunsiderati "fluidi", postu chì, in questi, e molecule sò tenute inseme da debule forze di coesione, quandu sò sottumesse à forze tangenziali tendenu à flussu, muvendusi in u contenitore chì li cuntene. I fluidi sò sistemi chì sò in constant motion.
I solidi trasmettenu a forza chì si eserciteghja annantu, mentre chì in i liquidi è i gasi si trasmette a pressione.
PRINCIPIU DI PASCALE
U fisicu è matematicu francese Blaise Pascal hà fattu diverse cuntribuzioni in teoria di a probabilità, matematica è storia naturale. U più cunnisciutu hè u principiu chì porta u so nome annantu à u cumpurtamentu di i fluidi. [2]
Dichjarazione di u Principiu di Pascal
Principiu di Pascal afferma chì a pressione esercitata in ogni locu in un fluidu chjusu è incompressibile hè trasmessa ugualmente in tutte e direzzioni in tuttu u fluidu, vale à dì, a pressione in tuttu u fluidu hè costante. [3].
Un esempiu di u principiu di Pascal pò esse vistu in Figura 3. I fori eranu fatti in un cuntaineru è cuparti di tappi, poi riempiti d'acqua (fluidu) è un coperchio era piazzatu. Quandu una forza hè applicata à u coperchio di u contenitore, una pressione hè presentata in l'acqua chì hè uguale in tutte e direzzioni, facendu chì tutti i tappi chì eranu in i fori esce.
Unu di i so sperimenti più cunnisciuti era quellu di a siringa di Pascal. A siringa hè stata piena di liquidu è cunnessa à i tubi, quandu a pressione hè stata esercitata nantu à u stantu di a siringa, u liquidu s'arrizzò à a stessa altezza in ognunu di i tubi. Cusì si hè trovu chì l'aumentu di pressione di un liquidu chì hè in riposu hè trasmessu uniformemente in tuttu u vulume è in tutte e direzzioni. [4].
APPLICAZIONI DI U PRINCIPIU PASQUALE
L'applicazioni di u Principiu di Pascal Pò esse visti in a vita d'ogni ghjornu in numerosi apparecchi idraulici cum'è presse idrauliche, palanci, freni è cricchi.
Pressa idraulica
A stampa idraulica hè un dispusitivu chì permette di amplificà e forze. U principiu di funziunamentu, basatu annantu à u principiu di Pascal, hè adupratu in presse, elevatori, freni, è in una larga varietà di dispositivi idraulici.
Si cumpone di dui cilindri, di spazii sfarenti, pieni d'oliu (o altru liquidu) è cumunicati trà di elli. Ci hè ancu dui pistoni o pistoni chì si inseriscenu in i cilindri, affinch'elli sianu in cuntattu cù u fluidu. [5].
Un esempiu di pressa idraulica hè indicatu in figura 4. Quandu una forza F1 hè applicata à u pistone di zona più chjuca A1, una pressione hè creata in u liquidu chì hè trasmessa istantaneamente in i cilindri. In u pistone cù una zona più larga A2, si sperimenta una forza F2, assai più grande di quella applicata, chì dipende da e relazioni di e zone A2 / A1.
Eserciziu 1. Per alzà una vittura, vulete custruisce un cric idraulicu. Chì rilazione devenu avè i diametri di i pistoni idraulici di ram per chì, applicendu una forza di 100 N, possa alzà una vittura di 2500 kg nantu à u pistone più grande? Vede a figura 5.
Solució
In i cric idraulici, u principiu di Pascal hè cumpiitu, induve a pressione di l'oliu in u cric idraulicu hè listessa, ma e forze sò "multiplicate" quandu i pistoni anu diverse zone. Per determinà a ratio di zona di i pistoni idraulici:
- Vista a massa di a vittura, 2.500 kg, da alzà, u pesu di a vittura hè determinatu aduprendu a seconda legge di Newton. [6]
Vi invitemu à vede l'articulu E leggi di Newton "facili da capisce"
- U principiu di Pascal hè applicatu, equalizendu e pressioni in i pistoni.
- A relazione di a zona di i pistoni hè pulita è i valori sustituiti. Vede a figura 6.
L'area di i pistoni duveria avè un raportu di 24,52, per esempiu, sè avete un picculu pistone cù un raghju di 3cm (area A1= 28,27 cm2), u grande stantu duveria avè un raghju di 14,8 cm (area A2= 693,18 cm2).
Ascensore idraulicu
Un ascensore idraulicu hè un dispositivu meccanicu adupratu per alzà oggetti pesanti. L'ascensori idraulici sò aduprati in parechji negozi d'auto per fà riparazioni sottu à i veiculi.
U funziunamentu di ascensori idraulici hè basatu annantu à u principiu di Pascal. L'elevatori generalmente adupranu oliu per trasmette pressione à i pistoni. Un mutore elettricu attiva una pompa idraulica chì esercite pressione annantu à u pistone cù a zona più chjuca. In u pistone cù a più grande area, a forza hè "multiplicata", pudendu alzà i veiculi da riparà. Vede a figura 7.
Eserciziu 2. Truvate a carica massima chì pò esse elevata cù un ascensore idraulicu chì a zona di u pistone più chjucu hè 28 cm2, è quella di u pistone più grande hè 1520 cm2, quandu a forza massima chì pò esse applicata hè 500 N. Vede figura 8.
Solución:
Siccomu u principiu di Pascal hè rializatu in i sollevatori idraulici, e pressioni nantu à i pistoni saranu uguali, sapendu cusì a forza massima chì pò esse applicata à u pistone più chjucu, a forza massima chì serà esercitata nantu à u pistone grande hè calculata (F2), cum'è illustratu in figura 9.
Sapendu u pesu massimu (F2) chì pò esse elevatu, a massa hè determinata aduprendu a seconda legge di Newton [6], cusì i veiculi chì pesanu finu à 2766,85 kg ponu esse elevati. Vede a figura 10. Sicondu a tola in a figura 8, di e massi media di i veiculi, l'ascensore serà solu in gradu di alzà vitture compatte cù una massa media di 2.500 kg.
Freni idraulici
I freni sò aduprati nantu à i veiculi per rallentà li o fermalli cumpletamente. In generale, i freni idraulici anu un meccanisimu cum'è quellu chì si mostra in a figura. A depressione di u pedale di frenu applica una forza chì si trasmette à un pistone di piccula zona. A forza applicata crea una pressione in u fluidu di i freni. [7].
In u liquidu a pressione hè trasmessa in tutte e direzzioni, finu à un secondu pistone induve a forza hè amplificata. U pistone agisce nantu à i discu o tamburi per frenu i pneumatici di u veiculu.
CONCLUSIONES
Principiu di Pascal afferma chì, per i fluidi incompressibili in riposu, a pressione hè costante in tuttu u fluidu. A pressione esercitata in ogni locu in u fluidu chjusu hè trasmessa ugualmente in tutte e direzzioni è direzzioni.
Trà l'applicazioni di u Principiu di Pascal Ci sò numerosi apparecchi idraulici cum'è presse, elevatori, freni è cricchi, dispositivi chì permettenu forze di amplificazione, secondu una relazione di zone in i stantuffi di u dispositivu.
Ùn smette micca di rivede nantu à u nostru situ web u Lege di Newton, Principii termodinamichi, u Principiu di Bernoulli frà altri assai interessanti.