Egwyddor Pascal [eglurir yn hawdd]
Y ffisegydd a mathemategydd Ffrengig Blaise Pascal (1623-1662), gwnaeth gyfraniadau amrywiol mewn theori tebygolrwydd, mathemateg a hanes natur. Y mwyaf adnabyddus yw egwyddor Pascal, ar ymddygiad hylifau.
Postasc Pascal mae'n eithaf syml, yn hawdd ei ddeall ac yn ddefnyddiol iawn. Trwy arbrofion, mae Pascal yn canfod bod y pwysau mewn hylifau, mewn cyflwr gorffwys, yn cael ei drosglwyddo'n unffurf trwy gydol y gyfrol ac i bob cyfeiriad.
Datganiad Pascal, Yn seiliedig ar astudio hylifau, fe'i defnyddir ar gyfer dylunio amrywiaeth eang o offer hydrolig fel gweisg, codwyr, breciau ceir, ymhlith eraill.
Cysyniadau Sylfaenol i ddeall Egwyddor Pascal
Pwysau
Y pwysau yw cymhareb y grym cymhwysol fesul ardal uned. Fe'i mesurir mewn unedau fel Pascal, bar, awyrgylch, cilogramau fesul centimetr sgwâr, psi (punt y fodfedd sgwâr), ymhlith eraill. [1]
Y pwysau mewn cyfrannedd gwrthdro â'r arwyneb neu'r arwyneb cymhwysol: y mwyaf yw'r arwynebedd, y lleiaf o bwysau, y lleiaf yw'r arwynebedd, y mwyaf yw'r pwysau. Er enghraifft, yn Ffigur 2 rhoddir grym o 10 N ar hoelen y mae gan ei blaen arwynebedd bach iawn, tra bod yr un grym o 10 N yn cael ei roi ar gŷn y mae gan ei domen arwynebedd mwy na blaen yr ewin. Gan fod tomen fach iawn ar yr hoelen, mae'r holl rym yn cael ei roi ar ei domen, gan roi pwysau mawr arno, tra yn y cyn, mae'r ardal fwy yn caniatáu i'r heddlu gael ei ddosbarthu'n fwy, gan gynhyrchu llai o bwysau.
Gellir gweld yr effaith hon hefyd mewn tywod neu eira. Os yw menyw yn gwisgo esgid chwaraeon neu esgid sawdl fach iawn, gydag esgid sawdl mân iawn mae'n tueddu i suddo mwy gan fod ei holl bwysau wedi'i grynhoi mewn ardal fach iawn (y sawdl).
Pwysedd hydrostatig
Y pwysau a roddir gan hylif wrth orffwys ar bob un o waliau'r cynhwysydd sy'n cynnwys yr hylif. Mae hyn oherwydd bod yr hylif yn cymryd siâp y cynhwysydd ac mae hyn yn gorffwys, o ganlyniad, mae'n digwydd bod grym unffurf yn gweithredu ar bob un o'r waliau.
Hylifau
Gall mater fod mewn cyflwr solet, hylif, nwyol neu plasma. Mae gan fater mewn cyflwr solet siâp a chyfaint pendant. Mae gan hylifau gyfaint bendant, ond nid siâp pendant, gan fabwysiadu siâp y cynhwysydd sy'n eu cynnwys, tra nad oes gan nwyon gyfaint bendant na siâp pendant.
Mae hylifau a nwyon yn cael eu hystyried yn "hylifau", oherwydd, yn y rhain, mae'r moleciwlau'n cael eu dal gyda'i gilydd gan rymoedd cydlynol gwan, pan fyddant yn destun grymoedd tangodol maent yn tueddu i lifo, gan symud yn y cynhwysydd sy'n eu cynnwys. Systemau sy'n symud yn gyson yw hylifau.
Mae solidau yn trosglwyddo'r grym sy'n cael ei roi arno, tra bod pwysau mewn hylifau a nwyon yn cael ei drosglwyddo.
EGWYDDOR PASCAL
Gwnaeth y ffisegydd a mathemategydd Ffrengig Blaise Pascal gyfraniadau amrywiol mewn theori tebygolrwydd, mathemateg a hanes natur. Y mwyaf adnabyddus yw'r egwyddor sy'n dwyn ei enw ar ymddygiad hylifau. [2]
Datganiad o Egwyddor Pascal
Egwyddor Pascal yn nodi bod y pwysau a roddir yn unrhyw le mewn hylif caeedig ac anghyson yn cael ei drosglwyddo'n gyfartal i bob cyfeiriad trwy'r hylif, hynny yw, mae'r gwasgedd trwy'r hylif yn gyson. [3].
Gellir gweld enghraifft o egwyddor Pascal yn Ffigur 3. Gwnaed tyllau mewn cynhwysydd a'u gorchuddio â chorcod, yna eu llenwi â dŵr (hylif) a gosodwyd caead. Pan roddir grym ar gaead y cynhwysydd, cyflwynir gwasgedd yn y dŵr sy'n gyfartal i bob cyfeiriad, gan wneud i'r holl gorcod a oedd yn y tyllau ddod allan.
Un o'i arbrofion mwyaf adnabyddus oedd chwistrell Pascal. Llenwyd y chwistrell â hylif a'i gysylltu â thiwbiau, pan roddwyd pwysau ar blymiwr y chwistrell, cododd yr hylif i'r un uchder ym mhob un o'r tiwbiau. Felly canfuwyd bod y cynnydd mewn gwasgedd hylif sy'n gorffwys yn cael ei drosglwyddo'n unffurf trwy'r cyfaint ac i bob cyfeiriad. [4].
CEISIADAU'R EGWYDDOR PASCAL
Mae cymwysiadau'r Egwyddor Pascal Gellir eu gweld ym mywyd beunyddiol mewn nifer o offer hydrolig fel gweisg hydrolig, teclynnau codi, breciau a jaciau.
Gwasg hydrolig
Y wasg hydrolig mae'n ddyfais sy'n caniatáu i chwyddo grymoedd. Defnyddir yr egwyddor weithredol, yn seiliedig ar egwyddor Pascal, mewn gweisg, codwyr, breciau, ac mewn amrywiaeth eang o ddyfeisiau hydrolig.
Mae'n cynnwys dau silindr, o wahanol ardaloedd, wedi'u llenwi ag olew (neu hylif arall) ac yn cyfathrebu â'i gilydd. Mae dau blymiwr neu bistonau hefyd sy'n ffitio i'r silindrau, fel eu bod mewn cysylltiad â'r hylif. [5].
Dangosir enghraifft o wasg hydrolig yn ffigur 4. Pan roddir grym F1 ar y piston o ardal lai A1, crëir gwasgedd yn yr hylif sy'n cael ei drosglwyddo ar unwaith y tu mewn i'r silindrau. Yn y piston ag ardal fwy A2, mae grym F2 yn brofiadol, sy'n llawer mwy na'r hyn a gymhwysir, sy'n dibynnu ar gysylltiadau'r ardaloedd A2 / A1.
Ymarfer 1. I godi car, rydych chi am adeiladu jac hydrolig. Pa berthynas sydd gan ddiamedrau'r pistonau hwrdd hydrolig fel y gall godi car 100 kg ar y piston mwy trwy gymhwyso grym 2500 N? Gweler ffigur 5.
Ateb
Mewn jaciau hydrolig, mae egwyddor Pascal yn cael ei chyflawni, lle mae'r pwysedd olew y tu mewn i'r jac hydrolig yr un peth, ond mae'r grymoedd yn cael eu “lluosi” pan mae gan y pistonau wahanol ardaloedd. I bennu cymhareb arwynebedd y pistonau jack hydrolig:
- O ystyried màs y car, 2.500 kg, yr ydych am ei godi, gallwch bennu pwysau'r car gan ddefnyddio ail gyfraith Newton. [6]
Rydym yn eich gwahodd i weld yr erthygl Deddfau Newton yn "hawdd eu deall"
- Cymhwysir egwyddor Pascal, gan gydraddoli'r pwysau yn y pistons.
- Clirir perthynas ardal y plymwyr a rhoddir y gwerthoedd yn eu lle. Gweler ffigur 6.
Dylai'r ardaloedd piston fod â chymhareb o 24,52, er enghraifft, os oes gennych chi piston bach gyda radiws o 3 cm (ardal A1= 28,27 cm2), dylai'r plymiwr mawr fod â radiws o 14,8 cm (arwynebedd A.2= 693,18 cm2).
Dyrchafydd hydrolig
Dyfais fecanyddol yw lifft hydrolig a ddefnyddir i godi gwrthrychau trwm. Defnyddir lifftiau hydrolig mewn llawer o siopau ceir i wneud atgyweiriadau o dan gerbydau.
Mae gweithrediad lifftiau hydrolig yn seiliedig ar egwyddor Pascal. Yn gyffredinol, mae codwyr yn defnyddio olew i drosglwyddo pwysau i'r pistons. Mae modur trydan yn actifadu pwmp hydrolig sy'n rhoi pwysau ar y piston gyda'r ardal leiaf. Yn y piston sydd â'r ardal fwyaf, mae'r heddlu'n “lluosi”, gan allu codi'r cerbydau i'w hatgyweirio. Gweler ffigur 7.
Ymarfer 2. Darganfyddwch y llwyth uchaf y gellir ei godi gyda lifft hydrolig y mae ei arwynebedd o'r piston lleiaf yn 28 cm2, ac arwynebedd y piston mwyaf yw 1520 cm2, pan mai'r grym mwyaf y gellir ei gymhwyso yw 500 N. Gweler ffigur 8.
Ateb:
Gan fod egwyddor Pascal yn cael ei chyflawni mewn codwyr hydrolig, bydd y pwysau ar y pistonau yn gyfartal, a thrwy hynny wybod y grym mwyaf y gellir ei gymhwyso ar y piston llai, cyfrifir y grym mwyaf a roddir ar y piston mawr (F2), fel dangosir yn ffigur 9.
Gan wybod y pwysau uchaf (F2) y gellir ei godi, pennir y màs gan ddefnyddio ail gyfraith Newton [6], felly gellir codi cerbydau sy'n pwyso hyd at 2766,85 kg. Gweler ffigur 10. Yn ôl y tabl yn ffigur 8, o'r masau cerbydau ar gyfartaledd, dim ond gyda màs cyfartalog o 2.500 kg y bydd y lifft yn gallu codi ceir cryno.
Breciau hydrolig
Defnyddir breciau ar gerbydau i'w arafu neu eu hatal yn llwyr. Yn gyffredinol, mae gan frêcs hydrolig fecanwaith fel yr un a ddangosir yn y ffigur. Mae iselhau'r pedal brêc yn defnyddio grym sy'n cael ei drosglwyddo i piston ardal fach. Mae'r grym cymhwysol yn creu gwasgedd y tu mewn i'r hylif brêc. [7].
Yn yr hylif trosglwyddir y gwasgedd i bob cyfeiriad, hyd at ail piston lle mae'r grym yn cael ei fwyhau. Mae'r piston yn gweithredu ar ddisgiau neu ddrymiau i frecio teiars y cerbyd.
CASGLIADAU
Egwyddor Pascal yn nodi, ar gyfer hylifau anghywasgadwy wrth orffwys, bod y gwasgedd yn gyson trwy'r hylif. Mae'r pwysau a roddir yn unrhyw le yn yr hylif caeedig yn cael ei drosglwyddo'n gyfartal i bob cyfeiriad a chyfeiriad.
Ymhlith cymwysiadau Egwyddor Pascal Mae yna nifer o offer hydrolig fel gweisg, codwyr, breciau a jaciau, dyfeisiau sy'n caniatáu i rymoedd ymhelaethu, yn ôl perthynas ardaloedd mewn plymwyr y ddyfais.
Peidiwch â rhoi'r gorau i adolygu ar ein gwefan Deddf Newton, Egwyddorion thermodynamig, Y Egwyddor Bernoulli ymhlith eraill yn ddiddorol iawn.