De Frânske natuerkundige en wiskundige Blaise Pascal (1623-1662), levere ferskate bydragen yn wierskynsteory, wiskunde en natuerhistoarje. De bekendste is it prinsipe fan Pascal, oer it gedrach fan floeistoffen.
Pascal's postulaat it is heul ienfâldich, maklik te begripen en heul nuttich. Troch eksperiminten fynt Pascal dat de druk yn floeistoffen, yn in steat fan rêst, unifoarm wurdt oerbrocht yn 't folume en yn alle rjochtingen.
Pascal's ferklearring, Op grûn fan 'e stúdzje fan floeistoffen wurdt it brûkt foar it ûntwerp fan in breed ferskaat oan hydraulyske apparatuer lykas persen, liften, autoremmen, ûnder oaren.
Basiskonsepten om it prinsipe fan Pascal te begripen
Pressure
De druk is de ferhâlding fan 'e tapaste krêft per ienheidsgebiet. It wurdt metten yn ûnder oaren Pascal, bar, sfear, kilogram per fjouwerkante sintimeter, psi (pûn per fjouwerkante inch). [1]
De druk is omkeard evenredich mei it tapaste oerflak of gebiet: hoe grutter it gebiet, hoe minder druk, hoe minder it gebiet, hoe grutter de druk. Bygelyks, yn figuer 2 wurdt in krêft fan 10 N útoefene op in neil wêrfan de tip in heul lyts gebiet hat, wylst deselde krêft fan 10 N wurdt tapast op in beitel wêrfan de tip in grutter gebiet hat dan de tip fan 'e neil. Sûnt de neil in heul lytse tip hat, wurdt alle krêft op har tip tapast, en oefenet dêr grutte druk út, wylst yn 'e beitel it gruttere gebiet de krêft mear kin ferdiele, minder druk genereart.
Dit effekt kin ek waarnommen wurde yn sân as snie. As in frou in sportsko hat of in heul lytse haksko, mei in heule skuon mei heul fine tinten hat hy de neiging mear te sakjen, om't al syn gewicht konsintrearre is yn in heul lyts gebiet (de heul).
Hydrostatyske druk
It is de druk útoefene troch in floeistof yn rêst op elk fan 'e muorren fan' e kontener dy't de floeistof befettet. Dit komt om't de floeistof de foarm hat fan 'e kontener en dit is yn rêst, as gefolch, it bart dat in unifoarme krêft op elk fan' e muorren wurket.
Fluids
Saak kin yn in fêste, floeibere, gas- as plasmastatus wêze. Saak yn fêste steat hat in definitive foarm en folume. Floeistoffen hawwe in definieare folume, mar gjin definitive foarm, en nimme de foarm oan fan 'e kontener dy't se befettet, wylst gassen noch gjin definitive folume noch in definitive foarm hawwe.
Floeistoffen en gassen wurde beskôge as "floeistoffen", om't, yn dizze, de molekulen byinoar holden wurde troch swakke gearhingjende krêften, as se wurde ûnderwurpen oan tangensjele krêften dy't se oanstriid hawwe te stromen, bewege yn 'e kontener dy't se befettet. Fluids binne systemen dy't yn konstante beweging binne.
Fêste stoffen oerbringe de krêft dy't dêrop wurdt útoefene, wylst yn floeistoffen en gassen druk wurdt oerdroegen.
PASCAL'S PRINSIP
De Frânske natuerkundige en wiskundige Blaise Pascal levere ferskate bydragen yn wierskynsteory, wiskunde en natuerhistoarje. It bekendste is it prinsipe dat syn namme draacht oer it gedrach fan floeistoffen. [2]
Ferklearring fan it prinsipe fan Pascal
Pascal's prinsipe stelt dat de druk dy't oeral wurdt útoefene yn in ôfsletten en ynkomprimearbere floeistof lyk yn alle rjochtingen troch de floeistof wurdt oerdroegen, dat is, de druk yn 'e heule floeistof is konstant. [3].
In foarbyld fan it prinsipe fan Pascal kin sjoen wurde yn figuer 3. Gatten waarden makke yn in kontener en bedekt mei koarken, doe fol mei wetter (floeistof) en in deksel waard pleatst. As in krêft wurdt tapast op it deksel fan 'e kontener, wurdt in druk presinteare yn it wetter dat yn alle rjochtingen gelyk is, wêrtroch alle koarken dy't yn' e gatten wiene útkomme.
Ien fan syn bekendste eksperiminten wie dy fan Pascal's spuit. De spuit waard fol mei in floeistof en ferbûn mei buizen, doe't druk waard útoefene op 'e plunjer fan' e spuit, riisde de floeistof op deselde hichte yn elk fan 'e buizen. Sa waard fûn dat de ferheging fan druk fan in floeistof dy't yn rêst is unifoarm wurdt oerbrocht yn 't folume en yn alle rjochtingen. [4].
TAPASSINGEN FAN DE PASCAL PRINSIP
De tapassingen fan 'e Pascal's prinsipe Se kinne yn it deistich libben wurde sjoen yn tal fan hydraulyske apparatuer lykas hydraulyske persen, takels, remmen en jekkers.
Hydraulic parse
De hydraulyske parse it is in apparaat dat krêften fersterket. It bestjoeringsprinsipe, basearre op it prinsipe fan Pascal, wurdt brûkt yn persen, liften, remmen, en yn in breed ferskaat oan hydraulyske apparaten.
It bestiet út twa silinders, fan ferskate gebieten, fol mei oalje (as oare floeistof) en mei-inoar kommunisearre. D'r binne ek twa plunjers as zuigers dy't passe yn 'e silinders, sadat se yn kontakt binne mei de floeistof. [5].
In foarbyld fan in hydraulyske parse wurdt werjûn yn figuer 4. As in krêft F1 wurdt tapast op 'e zuiger fan lytser gebiet A1, wurdt in druk oanmakke yn' e floeistof dy't direkt yn 'e silinders wurdt oerbrocht. Yn 'e zuiger mei in grutter gebiet A2 wurdt in krêft F2 ûnderfûn, folle grutter dan dy tapast, dy't hinget fan' e relaasjes fan 'e gebieten A2 / A1.
Oefening 1. Om in auto te tillen, wolle jo in hydraulyske krik bouwe. Hokker relaasje moatte de diameters fan 'e hydraulyske ramkolven hawwe, sadat troch in krêft fan 100 N in auto fan 2500 kg op' e gruttere zuiger kin tille? Sjoch figuer 5.
Solution
Yn hydraulyske jeks wurdt it prinsipe fan Pascal foldien, wêr't de oaljedruk yn 'e hydraulyske jok itselde is, mar de krêften wurde "fermannichfâldige" as de pistons ferskillende gebieten hawwe. Om de oerflakferhâlding fan 'e hydraulyske jackpistons te bepalen:
- Sjoen de massa fan 'e auto, 2.500 kg, dy't jo ophelje wolle, bepale it gewicht fan' e auto mei de twadde wet fan Newton. [6]
Wy noegje jo út om it artikel te sjen Newton's wetten "maklik te begripen"
- It prinsipe fan Pascal wurdt tapast, en makket de druk yn 'e zuigers gelyk.
- De gebietferhâlding fan 'e plunjers wurdt wiske en de wearden wurde ferfongen. Sjoch figuer 6.
De pistongebieten moatte in ferhâlding hawwe fan 24,52, bygelyks as jo in lytse zuiger hawwe mei in striel fan 3 sm (gebiet A1= 28,27 sm2), moat de grutte plunjer in striel hawwe fan 14,8 sm (gebiet A2= 693,18 sm2).
Hidraulike lift
In hydraulyske lift is in meganysk apparaat dat wurdt brûkt om swiere objekten op te heffen. Hydraulyske liften wurde brûkt yn in protte autowinkels om reparaasjes út te fieren ûnder auto's.
De eksploitaasje fan hydraulyske liften is basearre op Pascal's prinsipe. Liften brûke oer it algemien oalje om druk oer te bringen nei de zuigers. In elektryske motor aktivearret in hydraulyske pomp dy't druk útoefent op 'e zuiger mei it lytste gebiet. Yn 'e piston mei it grutste gebiet is de krêft "fermannichfâldige", kin de te reparearjen auto's ophelje. Sjoch figuer 7.
Oefening 2. Sykje de maksimale lading dy't kin wurde opheft mei in hydraulyske lift wêrfan it gebiet fan 'e lytste zuiger 28 cm2 is, en dat fan' e grutste zuiger 1520 cm2 is, as de maksimale krêft dy't kin wurde tapast 500 N. Sjoch figuer 8.
Solution:
Sûnt it prinsipe fan Pascal wurdt foldien yn hydraulyske lifters, sille de druk op 'e pistons gelyk wêze, en wist dus de maksimale krêft dy't kin wurde tapast op' e lytsere piston, de maksimale krêft dy't sil wurde útoefene op 'e grutte piston wurdt berekkene (F2), lykas werjûn yn figuer 9.
Mei it witten fan it maksimale gewicht (F2) dat kin wurde opheft, wurdt de massa bepaald mei de twadde wet fan Newton [6], sadat auto's mei in gewicht oant 2766,85 kg opheft wurde kinne. Sjoch figuer 10. Neffens de tabel yn figuer 8 kinne fan 'e gemiddelde fytsmassa's allinich kompakte auto's mei in gemiddelde massa fan 2.500 kg opheft wurde mei de lift.
Hydraulic remmen
Remmen wurde brûkt op auto's om se stadiger te meitsjen of se folslein te stopjen. Yn 't algemien hawwe hydraulyske remmen in meganisme lykas de werjûn yn' e figuer. It remjen fan it rempedaal jildt in krêft dy't wurdt oerdroegen oan in zuiger mei in lyts gebiet. De tapaste krêft skept in druk yn 'e remfloeistof. [7].
Yn 'e floeistof wurdt de druk yn alle rjochtingen oerdroegen, oant in twadde zuiger wêr't de krêft wurdt fersterke. De zuiger wurket op skyfkes as trommels om de bannen fan 'e auto te remjen.
FOLKLIKEN
Pascal's prinsipe stelt dat, foar ynkomprimearbere floeistoffen yn 'e rêst, de druk konstant is yn' e floeistof. De druk dy't oeral yn 'e sletten fluid útoefene wurdt wurdt likegoed yn alle rjochtingen en rjochtingen oerbrocht.
Under de tapassingen fan 'e Pascal's prinsipe D'r binne ferskate hydraulyske apparatuer lykas parse, liften, remmen en jekkers, apparaten dy't fersterke krêften tastean, neffens in relaasje fan gebieten yn 'e plunjers fan it apparaat.
Stopje net mei it oersjen op ús webside de Newton-wet, Thermodynamyske prinsipes, de Bernoulli's prinsipe ûnder oaren heul ynteressant.