Pascals princip [let forklaret]
Den franske fysiker og matematiker Blaise Pascal (1623-1662), leverede forskellige bidrag til teorien om sandsynlighed, matematik og naturhistorie. Det mest kendte er Pascals princip om væskers opførsel.
Pascals postulat det er ret simpelt, let at forstå og meget nyttigt. Gennem eksperimenter finder Pascal, at trykket i væsker i en hviletilstand overføres ensartet gennem volumen og i alle retninger.
Pascals erklæring, Baseret på undersøgelsen af væsker bruges det til design af en bred vifte af hydraulisk udstyr såsom presser, elevatorer, bilbremser, blandt andre.
Grundlæggende begreber til forståelse af Pascals princip
tryk
Presset er forholdet mellem den påførte kraft pr. arealenhed. Det måles i enheder som Pascal, bar, atmosfære, kg pr. Kvadratcentimeter, psi (pund pr. Kvadrat tomme), blandt andre. [1]
Presset er omvendt proportional med den påførte overflade eller areal: jo større område, jo mindre tryk, jo mindre område, jo større tryk. For eksempel udøves i figur 2 en kraft på 10 N på et søm, hvis spids har et meget lille område, mens den samme kraft på 10 N påføres en mejsel, hvis spids har et større område end spidsen af neglen. Da neglen har en meget lille spids, påføres al kraften på dens spids og udøver stort pres på den, mens det i mejselet gør det større område muligt at distribuere kraften mere og generere mindre tryk.
Denne effekt kan også observeres i sand eller sne. Hvis en kvinde bærer en sportssko eller en meget lille hælsko, har den en meget fin tåhælsko en tendens til at synke mere, da al dens vægt er koncentreret i et meget lille område (hælen).
Hydrostatisk tryk
Det er det tryk, der udøves af en væske i hvile på hver af beholderens vægge, der indeholder væsken. Dette skyldes, at væsken har form som beholderen, og dette er i ro, og som følge heraf sker det, at en ensartet kraft virker på hver af væggene.
væsker
Materiale kan være i fast, flydende, gasformig eller plasma tilstand. Materiale i fast tilstand har en bestemt form og volumen. Væsker har et bestemt volumen, men ikke en bestemt form, idet de antager formen på beholderen, der indeholder dem, mens gasser hverken har et bestemt volumen eller en bestemt form.
Væsker og gasser betragtes som "væsker", da molekylerne i disse holdes sammen af svage sammenhængende kræfter, når de udsættes for tangentielle kræfter, som de har tendens til at strømme og bevæger sig i beholderen, der indeholder dem. Væsker er systemer, der er i konstant bevægelse.
Tørstof overfører den kraft, der udøves på det, mens der i væsker og gasser overføres tryk.
PASCAL'S PRINCIP
Den franske fysiker og matematiker Blaise Pascal kom med forskellige bidrag inden for sandsynlighedsteori, matematik og naturhistorie. Det mest kendte er det princip, der bærer hans navn på væskers opførsel. [2]
Erklæring om Pascals princip
Pascals princip angiver, at det tryk, der udøves et vilkårligt sted i en lukket og ukomprimerbar væske, overføres ens i alle retninger gennem væsken, dvs. trykket i hele væsken er konstant. [3].
Et eksempel på Pascals princip kan ses i figur 3. Huller blev lavet i en beholder og korket, derefter fyldt med vand (væske) og et låg blev anbragt. Ved at anvende en kraft på beholderens låg præsenteres et tryk i vandet, der er lige i alle retninger, hvilket får alle de propper, der var i hullerne, ud.
Et af hans mest kendte eksperimenter var Pascals sprøjte. Sprøjten blev fyldt med en væske og forbundet til nogle rør, når der blev udøvet tryk på sprøjtens stempel, steg væsken til den samme højde i hvert af rørene. Det blev således fundet, at stigningen i tryk for en væske, der er i ro, transmitteres ensartet gennem volumenet og i alle retninger. [4].
ANVENDELSER AF PASCAL PRINCIP
Anvendelserne af Pascals princip De kan ses i hverdagen i mange hydrauliske udstyr såsom hydrauliske presser, hejser, bremser og donkrafter.
Hydraulisk presse
Den hydrauliske presse det er en enhed, der gør det muligt at forstærke kræfter. Driftsprincippet, der er baseret på Pascals princip, bruges i presser, elevatorer, bremser og i en bred vifte af hydrauliske enheder.
Den består af to cylindre, af forskellige områder, fyldt med olie (eller anden væske) og kommunikeret med hinanden. Der er også to stempler eller stempler, der passer ind i cylindrene, så de er i kontakt med væsken. [5].
Et eksempel på en hydraulisk presse er vist i figur 4. Når en kraft F1 påføres stemplet i mindre område A1, dannes der et tryk i væsken, der straks transmitteres inde i cylindrene. I stemplet med et større område A2 opleves en kraft F2, meget større end den anvendte, hvilket afhænger af forholdet mellem områderne A2 / A1.
Øvelse 1. For at løfte en bil skal du bygge en hydraulisk donkraft. Hvilket forhold skal diametrene på de hydrauliske stempelstempler have, så at en kraft på 100 N kan løfte en 2500 kg bil på det større stempel? Se figur 5.
Opløsning
I hydrauliske donkrafter er Pascals princip opfyldt, hvor olietrykket inde i hydraulisk donkraft er det samme, men kræfterne "multipliceres", når stemplerne har forskellige områder. Sådan bestemmes stempelarealforholdet mellem den hydrauliske donkraft:
- I betragtning af bilens masse, 2.500 kg, der skal løftes, bestemmes bilens vægt ved hjælp af Newtons anden lov. [6]
Vi inviterer dig til at se artiklen Newtons love "lette at forstå"
- Pascals princip anvendes, hvilket udligner trykket i stemplerne.
- Stemplets arealforhold ryddes, og værdierne erstattes. Se figur 6.
Stemplernes områder skal have et forhold på 24,52, for eksempel hvis du har et lille stempel med en radius på 3 cm (område A1= 28,27 cm2), skal det store stempel have en radius på 14,8 cm (område A2= 693,18 cm2).
Hidraulisk elevator
En hydraulisk lift er en mekanisk enhed, der bruges til at løfte tunge genstande. Hydrauliske elevatorer bruges i mange autobutikker til reparationer under køretøjet.
Driften af hydrauliske elevatorer er baseret på Pascals princip. Elevatorer bruger generelt olie til at overføre tryk til stemplerne. En elektrisk motor aktiverer en hydraulisk pumpe, der udøver tryk på stemplet med det mindste område. I stemplet med det største område "multipliceres" kraften, idet den kan løfte de køretøjer, der skal repareres. Se figur 7.
Øvelse 2. Find den maksimale belastning, der kan løftes med et hydraulisk løft, hvis areal på det mindste stempel er 28 cm2, og det største stempel er 1520 cm2, når den maksimale kraft, der kan påføres, er 500 N. Se figur 8.
Opløsning:
Da Pascals princip er opfyldt i hydrauliske løftere, vil trykket på stemplerne være ens, således at man kender den maksimale kraft, der kan påføres på det mindre stempel, den maksimale kraft, der vil blive udøvet på det store stempel, beregnes (F2), som vist i figur 9.
Ved at kende den maksimale vægt (F2), der kan løftes, bestemmes massen ved hjælp af Newtons anden lov [6], og køretøjer, der vejer op til 2766,85 kg, kan løftes. Se figur 10. I henhold til tabellen i figur 8 vil elevatoren kun kunne løfte kompakte biler med en gennemsnitlig masse på 2.500 kg af de gennemsnitlige køretøjsmasser.
Hydrauliske bremser
Bremser bruges på køretøjer til at bremse dem eller stoppe dem helt. Generelt har hydrauliske bremser en mekanisme som den, der er vist i figuren. Ved at trykke på bremsepedalen påføres en kraft, der transmitteres til et stempel i et lille område. Den påførte kraft skaber et tryk inde i bremsevæsken. [7].
I væsken overføres trykket i alle retninger, op til et andet stempel, hvor kraften forstærkes. Stemplet virker på diske eller tromler for at bremse køretøjets dæk.
KONKLUSION
Pascals princip angiver, at for ukompressible væsker i hvile er trykket konstant i hele væsken. Det tryk, der udøves overalt i den lukkede væske, overføres ens i alle retninger og retninger.
Blandt ansøgningerne fra Pascals princip Der er adskillige hydraulisk udstyr såsom presser, elevatorer, bremser og donkrafte, enheder, der gør det muligt at forstærke kræfter i henhold til forholdet mellem områder i enhedens stempler.
Stop ikke med at gennemgå på vores websted Newton-lov, Termodynamiske principper, The Bernoullis princip blandt andet meget interessant.