Pascali põhimõte [hõlpsasti seletatav]
Prantsuse füüsik ja matemaatik Blaise Pascal (1623-1662), panustas tõenäosusteooriasse, matemaatikasse ja loodusloosse mitmesuguseid panuseid. Tuntuim on Pascali põhimõte vedelike käitumise kohta.
Pascali postulaat see on üsna lihtne, kergesti mõistetav ja väga kasulik. Katsete kaudu leiab Pascal, et vedeliku rõhk puhkeseisundis kandub kogu mahu ulatuses ja igas suunas ühtlaselt.
Pascali avaldus, Vedelike uurimise põhjal kasutatakse seda mitmesuguste hüdraulikaseadmete, nagu näiteks pressid, liftid, autopidurid, projekteerimiseks.
Põhimõtted Pascali printsiibi mõistmiseks
Rõhk
Surve on rakendatud jõu suhe pindalaühiku kohta. Seda mõõdetakse muu hulgas ühikutes nagu Pascal, baar, atmosfäär, kilogrammid ruutsentimeetri kohta, psi (nael ruuttolli kohta). [1]
Surve on pöördvõrdeline rakendatava pinna või alaga: mida suurem on ala, seda madalam on rõhk, seda väiksem on ala, seda suurem on rõhk. Näiteks joonisel 2 avaldatakse 10 N jõudu naelale, mille otsal on väga väike pind, samal ajal kui sama 10 N jõudu rakendatakse peitlil, mille otsa pindala on küünte otsast suurem. Kuna naelal on väga väike ots, rakendatakse kogu jõud selle otsale, avaldades sellele suurt survet, samas kui peitlis võimaldab suurem ala jõudu rohkem jaotada, tekitades vähem survet.
Seda efekti võib täheldada ka liiva või lume korral. Kui naine kannab spordijalatsit või väga väikest kontsakingi, siis väga peene varbaga kontsakingaga kipub see rohkem vajuma, kuna kogu tema kaal on koondunud väga väikesele alale (kontsale).
Hüdrostaatiline rõhk
Vedelikku sisaldava mahuti mõlemale seinale puhkeasendis oleva vedeliku poolt avaldatav rõhk. Seda seetõttu, et vedelik võtab anuma kuju ja see on puhkeasendis, mille tagajärjel juhtub, et mõlemale seinale mõjub ühtlane jõud.
Vedelikud
Materjal võib olla tahke, vedel, gaasiline või plasmas. Tahkes olekus on kindel kuju ja maht. Vedelatel on kindel maht, kuid mitte kindel kuju, omandades neid sisaldava anuma kuju, gaasidel pole aga kindlat mahtu ega kindlat kuju.
Vedelikke ja gaase peetakse "vedelateks", kuna nendes hoiavad molekule koos nõrgad sidumisjõud, kui nad puutuvad kokku tangentsiaalsete jõududega, kipuvad need voolama, liikudes neid sisaldavas anumas. Vedelikud on süsteemid, mis on pidevas liikumises.
Tahked ained edastavad sellele avaldatavat jõudu, vedelikes ja gaasides aga rõhk.
PASCALI PÕHIMÕTE
Prantsuse füüsik ja matemaatik Blaise Pascal tegi tõenäosusteoorias, matemaatikas ja loodusloos erinevaid panuseid. Tuntuim on põhimõte, mis kannab tema nime vedelike käitumise kohta. [2]
Pascali põhimõtte avaldus
Pascali põhimõte väidab, et suletud ja kokkusurumatud vedeliku ükskõik kus avaldatav rõhk kandub kogu vedeliku ulatuses võrdselt kõikides suundades, see tähendab, et rõhk kogu vedelikus on konstantne. [3].
Pascali põhimõtte näidet võib näha joonisel 3. Augud tehti anumasse ja korgistati, täideti seejärel veega (vedelikuga) ja pandi kaas. Kui anuma kaanele rakendatakse jõudu, avaldub vees rõhk, mis on igas suunas võrdne, pannes kõik aukudes olnud korgid välja tulema.
Üks tema tuntumaid katseid oli Pascali süstla katse. Süstal täideti vedelikuga ja ühendati torudega. Kui süstla kolvile avaldati survet, tõusis vedelik mõlemas torus samale kõrgusele. Seega leiti, et puhkeolekus oleva vedeliku rõhu suurenemine kandub kogu mahus ja igas suunas ühtlaselt. [4].
RASKIPÕHIMÕTTE KOHALDAMINE
Rakendused Pascali põhimõte Neid võib igapäevaelus näha paljudes hüdraulikaseadmetes, nagu hüdraulilised pressid, tõstukid, pidurid ja tungrauad.
Hüdrauliline press
Hüdrauliline press see on seade, mis võimaldab jõude võimendada. Pascali põhimõttel põhinevat tööpõhimõtet kasutatakse pressides, liftides, pidurites ja mitmesugustes hüdraulikaseadmetes.
See koosneb kahest silindrist, erinevatest aladest, täidetud õliga (või muu vedelikuga) ja suheldud üksteisega. Samuti pannakse kaks kolbi või kolbi, mis sobivad silindritesse, nii et need puutuvad kokku vedelikuga. [5].
Hüdraulilise pressi näide on toodud joonisel 4. Kui väiksema pindalaga A1 kolvile rakendatakse jõudu F1, tekib vedelikule rõhk, mis kandub silindrite sisse koheselt. Suurema pindalaga A2 kolvis kogetakse jõudu F2, mis on palju suurem kui rakendatav, mis sõltub alade A2 / A1 suhetest.
Harjutus 1. Auto tõstmiseks soovite ehitada hüdraulilise tungraua. Milline suhe peab olema hüdrauliliste kolvimõõturite läbimõõdul, et 100 N jõudu rakendades saaks see 2500 kg raskuse auto suuremale kolvile tõsta? Vaata joonist 5.
Lahus
Hüdraulilistes pistikupesades on täidetud Pascali põhimõte, kus õlirõhk hüdraulilise tungraua sees on sama, kuid jõud “korrutatakse”, kui kolbidel on erinevad piirkonnad. Hüdrauliliste tungrauakolvide pindala suhte määramiseks:
- Arvestades auto massi (2.500 kg), mida soovite tõsta, määrake Newtoni teise seaduse järgi auto kaal. [6]
Kutsume teid artiklit vaatama Newtoni seadused on "kergesti mõistetavad"
- Rakendatakse Pascali põhimõtet, mis võrdsustab kolbide rõhku.
- Kolvide pindala suhe kustutatakse ja väärtused asendatakse. Vaata joonist 6.
Kolvi pindalade suhe peaks olema 24,52, näiteks kui teil on väike kolb raadiusega 3 cm (ala A1= 28,27 cm2), peaks suure kolvi raadius olema 14,8 cm (pindala A2= 693,18 cm2).
Peidetud lift
Hüdrauliline tõstuk on mehaaniline seade, mida kasutatakse raskete esemete tõstmiseks. Hüdraulilisi lifte kasutatakse paljudes autopoodides sõiduki aluse remondi teostamiseks.
Hüdrauliliste liftide töö põhineb Pascali põhimõttel. Liftid kasutavad kolbide rõhu ülekandmiseks tavaliselt õli. Elektrimootor aktiveerib hüdropumba, mis avaldab survet kolvile, mille pindala on kõige väiksem. Suurima pindalaga kolvis "korrutatakse" jõud, mis võimaldab remonditavaid sõidukeid üles tõsta. Vaata joonist 7.
Harjutus 2. Leidke maksimaalne koormus, mida saab tõsta hüdraulilise tõstukiga, mille väikseima kolvi pindala on 28 cm2, ja suurima kolvi pindala on 1520 cm2, kui maksimaalne rakendatav jõud on 500 N. Vt joonis 8.
lahendus:
Kuna Pascali põhimõte on hüdraulilistes tõstukites täidetud, on kolvide rõhud võrdsed, seega, teades väiksemale kolvile rakendatavat maksimaalset jõudu, arvutatakse suurim kolvile avaldatav jõud (F2), näidatud joonisel 9.
Teades tõstetavat maksimaalset kaalu (F2), määratakse mass Newtoni teise seaduse [6] abil, seega saab tõsta sõidukeid kaaluga kuni 2766,85 kg. Vt joonis 10. Joonisel 8 esitatud tabeli kohaselt saab keskmisest sõidukimassist tõstukiga tõsta ainult 2.500 kg keskmise massiga kompaktseid autosid.
Hüdraulilised pidurid
Sõidukitel kasutatakse pidureid, et neid aeglustada või täielikult peatada. Üldiselt on hüdraulilistel piduritel mehhanism, nagu joonisel näidatud. Piduripedaali vajutamine avaldab jõudu, mis kandub väikese pindalaga kolvile. Rakendatud jõud loob pidurivedeliku sisse rõhu. [7].
Vedelikus kandub rõhk kõikides suundades kuni teise kolvini, kus jõudu võimendatakse. Kolb mõjub ketastele või trumlitele sõiduki rehvide pidurdamiseks.
JÄRELDUSED
Pascali põhimõte väidab, et puhkeasendis olevate kokkusurumatute vedelike puhul on rõhk kogu vedelikus püsiv. Suletud vedeliku ükskõik kus avaldatav rõhk kandub võrdselt kõikides suundades ja mõttes.
Nende rakenduste hulgas Pascali põhimõte Seal on arvukalt hüdraulikaseadmeid, nagu näiteks pressid, liftid, pidurid ja tungrauad, seadmed, mis võimaldavad jõude võimendada vastavalt seadme kolvides olevate alade suhtele.
Ärge lõpetage meie veebisaidi ülevaatamist Newtoni seadus, Termodünaamilised põhimõtted, Bernoulli põhimõte teiste seas väga huvitav.