Pascal-en printzipioa [erraz azaltzen da]
Fisikari eta matematikari frantziarra Blaise Pascal (1623-1662), hainbat ekarpen egin zituen probabilitateen teorian, matematikan eta historia naturalean. Ezagunena Pascal-en printzipioa da, fluidoen portaerari buruzkoa.
Pascalen postulatua nahiko erraza, ulerterraza eta oso erabilgarria da. Esperimentuen bidez, Pascalek aurkitu du likidoetako presioa, atseden egoeran, modu uniformean transmititzen dela bolumen osoan eta norabide guztietan.
Pascalen adierazpena, Fluidoen azterketan oinarrituta, hainbat ekipamendu hidrauliko diseinatzeko erabiltzen da, hala nola prentsak, igogailuak, autoaren balaztak, besteak beste.
Pascalen printzipioa ulertzeko oinarrizko kontzeptuak
presio
Presioa aplikatutako indarraren azalera unitateko erlazioa da. Pascal, barra, atmosfera, kilogramo zentimetro karratuko, psi (kilo hazbeteko karratu) bezalako unitateetan neurtzen da, besteak beste. [1]
Presioa aplikatutako azaleraren edo azaleraren alderantziz proportzionala da: zenbat eta azalera handiagoa, orduan eta presio gutxiago, orduan eta area gutxiago, orduan eta presio handiagoa izango da. Adibidez, 2. irudian 10 N-ko indarra egiten da muturrak oso azalera txikia duen iltze baten gainean, 10 N-ko indar bera aplikatzen duen bitartean muturrak iltze-muturra baino azalera handiagoa duen zizela baten gainean. Iltzeak punta oso txikia duenez, indar guztia bere puntan aplikatzen da, presio handia egiten baitu, zizelan, berriz, eremu handiagoak indarra gehiago banatzeko aukera ematen du, presio gutxiago sortuz.
Efektu hori harean edo elurretan ere antzeman daiteke. Emakume batek kirol oinetakoa edo orpazko oinetako txikia janzten badu, orpo oinetako oso finarekin gehiago hondoratu ohi da, pisu guztia oso eremu txikian (orpoan) kontzentratuta baitago.
Presio hidrostatikoa
Fluidoak atsedenean jarritako fluidoak fluidoa duen atseden bakoitzean egiten duen presioa da. Likidoak ontziaren forma hartzen duelako eta atsedenean dago, ondorioz, horma bakoitzean indar uniforme batek jarduten du.
Jariakin
Materia solido, likido, gas edo plasma egoeran egon daiteke. Egoera solidoan dagoen materiak forma eta bolumen zehatzak ditu. Likidoek bolumen zehatza dute, baina ez forma zehatza, edukiontziaren forma hartzen dute eta gasek ez dute ez bolumen zehatzik, ezta forma zehatzik ere.
Likidoak eta gasak "fluido" gisa hartzen dira, izan ere, horietan molekulek bat egiten dute kohesio-indar ahulen bidez, indar tangentzialak jasaten dituztenean isurtzen duten joera izaten dute, horiek dituen edukiontzian mugituz. Fluidoak etengabeko mugimenduan dauden sistemak dira.
Solidoek gainean egiten duten indarra transmititzen dute, likidoetan eta gasetan presioa transmititzen den bitartean.
PASCALEN OINARRIA
Blaise Pascal frantziar fisikari eta matematikariak hainbat ekarpen egin zituen probabilitate teoriaren, matematikaren eta historia naturalaren inguruan. Ezagunena fluidoen portaeran bere izena daraman printzipioa da. [2]
Pascal-en printzipioaren adierazpena
Pascal-en printzipioa dioenez, fluido itxi eta konprimiezin batean edozein puntutan egiten den presioa berdin transmititzen da fluido osoan norabide guztietan, hau da, fluido guztian dagoen presioa konstantea da. [3].
Pascalen printzipioaren adibide bat 3. irudian ikus daiteke. Zuloak ontzi batean egiten ziren eta kortxoz estaltzen ziren, gero urez (fluidoz) betetzen ziren eta tapa jartzen zen. Edukiontziaren estalkiari indar bat aplikatzen zaionean, norabide guztietan berdina den presioa aurkezten da uretan, zuloetan zeuden kortxo guztiak atera daitezen.
Bere esperimentu ezagunenetako bat Pascalen xiringarena izan zen. Xiringa likido batez betetzen zen eta hodi batzuei konektatzen zitzaien, xiringaren pistoi gainean presioa egiten zenean, likidoa altuera berera igotzen zen hodi bakoitzean. Horrela aurkitu zen pausatuta dagoen likidoaren presioaren igoera modu uniformean transmititzen dela bolumen osoan eta norabide guztietan. [4].
PASCAL PRINTZIPIOAREN ESKAERAK
Aplikazioak Pascal-en printzipioa Eguneroko bizitzan ekipo hidrauliko ugaritan ikus daitezke, hala nola prentsa hidraulikoak, igogailuak, balaztak eta kremak.
Prentsa hidraulikoa
Prentsa hidraulikoa indarrak anplifikatzeko aukera ematen duen gailua da. Funtzionamendu printzipioa, Pascalen printzipioan oinarrituta, prentsetan, igogailuetan, balaztetan eta askotariko gailu hidraulikoetan erabiltzen da.
Bi zilindro ditu, gune desberdinetakoak, olioz (edo beste likido batez) beteak eta elkarren artean komunikatuta. Zilindroetan sartzen diren bi pistoi edo pistoi ere badaude, fluidoarekin kontaktuan egon daitezen. [5].
Prentsa hidraulikoaren adibidea 4. irudian ageri da. A1 eremu txikiagoko pistoiari F1 indarra aplikatzen zaionean, presio bat sortzen da zilindroen barruan berehala transmititzen den likidoan. A2 azalera handiagoa duen pistoian, F2 indarra izaten da, aplikatutakoa baino askoz ere handiagoa, A2 / A1 eremuen ratioen araberakoa.
1. ariketa. Autoa altxatzeko, kako hidraulikoa eraiki nahi duzu. Zein erlazio izan behar du ahari hidraulikoen pistoi diametroak, 100 N-ko indarra aplikatuta 2500 kg-ko auto bat pistoi handiagoaren gainean altxa dezan? Ikus 5. irudia.
konponbidea
Kako hidraulikoetan, Pascalen printzipioa betetzen da, kako hidraulikoaren barruko olioaren presioa berdina da, baina indarrak "biderkatu" egiten dira pistoiek eremu desberdinak dituztenean. Kako pistoi hidraulikoen azalera erlazioa zehazteko:
- Altxatu nahi duzun autoaren masa (2.500 kg) kontuan hartuta, autoaren pisua Newtonen bigarren legea erabiliz zehaztu dezakezu. [6]
Artikulua ikustera gonbidatzen zaitugu Newton-en legeak "ulertzeko erraza"
- Pascal-en printzipioa aplikatzen da, pistoietako presioak berdinduz.
- Enboloen azalera harremana garbitu eta balioak ordezkatzen dira. Ikus 6. irudia.
Pistoien eremuek 24,52 ratioa izan beharko lukete, adibidez, 3 cm-ko erradioa duen pistoi txiki bat baduzu (A eremua)1= 28,27 cm2), pistoi handiak 14,8 cm-ko erradioa izan behar du (A eremua2= 693,18 cm2).
Igogailu hidraulikoa
Igogailu hidraulikoa objektu astunak altxatzeko erabiltzen den gailu mekanikoa da. Igogailu hidraulikoak auto denda askotan erabiltzen dira ibilgailuen azpiko konponketak egiteko.
Igogailu hidraulikoen funtzionamendua Pascal-en printzipioan oinarritzen da. Igogailuek normalean olioa erabiltzen dute pistoiei presioa transmititzeko. Motor elektriko batek eremu txikienarekin pistoi gainean presioa egiten duen ponpa hidraulikoa aktibatzen du. Eremu handiena duen pistoian, indarra "biderkatu" egiten da, konpondu beharreko ibilgailuak altxatu ahal izateko. Ikus 7. irudia.
2. ariketa. Bilatu pistoi txikienaren azalera 28 cm2-koa den eta pistoi handienak 1520 cm2-koa izan daitekeen igogailu hidraulikoarekin jaso daitekeen karga maximoa, aplika daitekeen indar maximoa 500 N.-koa denean ikusi. 8. irudia.
Irtenbidea:
Igogailu hidraulikoetan Pascalen printzipioa betetzen denez, pistoi gaineko presioak berdinak izango dira, horrela pistoi txikiagoari aplika dakiokeen indar maximoa jakinda, pistoi handian egingo den indar maximoa kalkulatzen da (F2), 9. irudian agertzen da.
Altxatu daitekeen gehieneko pisua (F2) jakinda, masa Newton-en bigarren legea erabiliz zehazten da [6], beraz 2766,85 kg-ra arteko ibilgailuak altxa daitezke. Ikus 10. irudia 8. irudiko taularen arabera, batez besteko masen masen artean, igogailuak batez beste 2.500 kg-ko masa duten auto trinkoak altxatu ahal izango ditu.
Balazta hidraulikoak
Frenoak erabiltzen dira ibilgailuetan, horiek moteltzeko edo guztiz geldiarazteko. Oro har, balazta hidraulikoek irudian agertzen den bezalako mekanismoa dute. Balazta-pedala zapalduta area txikiko pistoi batera igortzen den indarra aplikatzen da. Aplikatutako indarrak presioa sortzen du balazta-likidoaren barruan. [7].
Likidoan presioa norabide guztietan transmititzen da, indarra anplifikatzen den bigarren pistoi batera arte. Pistoiak disko edo danborren gainean jarduten du ibilgailuaren pneumatikoak balaztatzeko.
ONDORIOAK
Pascal-en printzipioa dioenez, atsedenean dauden fluido konprimiezinetarako, presioa konstantea da fluido osoan. Itxitako fluidoaren edozein lekutan egiten den presioa berdin transmititzen da norabide eta norabide guztietan.
Aplikazioen artean Pascal-en printzipioa Ekipamendu hidrauliko ugari dago, hala nola, prentsak, igogailuak, balaztak eta harguneak, indarrak handitzea ahalbidetzen duten gailuak, gailuaren pistonetako guneen arteko erlazioaren arabera.
Ez utzi gure webgunean berrikustea Newton legea, Printzipio termodinamikoak, The Bernoulliren printzipioa besteak beste oso interesgarriak.