Pascalov princip [lako objasniti]
Francuski fizičar i matematičar Blaise Pascal (1623. - 1662.), Dao je različite doprinose u teoriji vjerojatnosti, matematici i prirodopisu. Najpoznatiji je Pascalov princip o ponašanju tekućina.
Pascalov postulat vrlo je jednostavno, lako razumljivo i vrlo korisno. Kroz eksperimente, Pascal otkriva da se tlak u tekućinama, u stanju mirovanja, prenosi jednoliko kroz volumen i u svim smjerovima.
Pascalova izjava, Na temelju proučavanja fluida, koristi se za dizajn široke lepeze hidrauličke opreme poput preša, dizala, automobilskih kočnica, između ostalog.
Osnovni pojmovi za razumijevanje Pascalovog načela
pritisak
Pritisak je omjer primijenjene sile po jedinici površine. Mjeri se u jedinicama kao što su Pascal, bar, atmosfera, kilogrami po kvadratnom centimetru, psi (funta po kvadratnom inču), između ostalog. [1]
Pritisak je obrnuto proporcionalan nanesenoj površini ili površini: što je površina veća, to je pritisak manji, površina je manja, pritisak je veći. Na primjer, na slici 2 sila od 10 N djeluje na čavao čiji vrh ima vrlo malu površinu, dok se ista sila od 10 N primjenjuje na dlijeto čiji vrh ima veću površinu od vrha nokta. Budući da čavao ima vrlo mali vrh, na njega se primjenjuje sva sila vršeći veliki pritisak, dok u dlijetu veća površina omogućuje veću raspodjelu sile stvarajući manji pritisak.
Ovaj se učinak može primijetiti i u pijesku ili snijegu. Ako žena nosi sportsku cipelu ili vrlo malu cipelu na petu, s vrlo finom cipelom na petu nastoji više tonuti, jer je sva njezina težina koncentrirana na vrlo malom području (peta).
Hidrostatski tlak
To je pritisak koji tekućina koja miruje na svaku od stijenki spremnika sadrži tekućinu. To je zato što tekućina poprima oblik posude i to miruje, što kao posljedicu ima da na svaki od zidova djeluje jednolika sila.
Tekućine
Materija može biti u krutom, tekućem, plinovitom ili plazemskom stanju. Materija u čvrstom stanju ima određeni oblik i volumen. Tekućine imaju određeni volumen, ali ne i određeni oblik, poprimajući oblik spremnika koji ih sadrži, dok plinovi nemaju niti određeni volumen niti određeni oblik.
Tekućine i plinovi smatraju se "tekućinama", jer se u njima molekule drže zajedno slabim kohezivnim silama, kada su podvrgnute tangencijalnim silama koje teže protoku, krećući se u spremniku koji ih sadrži. Tekućine su sustavi koji se neprestano kreću.
Čvrste tvari prenose silu koja na nju djeluje, dok se u tekućinama i plinovima prenosi tlak.
PASKALOV NAČELO
Francuski fizičar i matematičar Blaise Pascal dao je različite doprinose u teoriji vjerojatnosti, matematici i prirodnoj povijesti. Najpoznatiji je princip koji nosi njegovo ime o ponašanju tekućina. [2]
Izjava Pascalovog načela
Pascalov princip navodi da se pritisak koji se vrši bilo gdje u zatvorenoj i nestlačivoj tekućini prenosi podjednako u svim smjerovima kroz tekućinu, odnosno tlak u cijeloj tekućini je stalan. [3].
Primjer Pascalovog principa može se vidjeti na slici 3. Rupe su napravljene u posudi i prekrivene čepovima, zatim napunjene vodom (tekućinom) i postavljen poklopac. Kada se na poklopac posude primijeni sila, u vodi se prikazuje pritisak koji je jednak u svim smjerovima, čineći da svi čepovi koji su bili u rupama izlaze van.
Jedan od njegovih najpoznatijih eksperimenata bio je onaj Pascalove šprice. Šprica je napunjena tekućinom i spojena na cijevi. Kad se vršio pritisak na klip štrcaljke, tekućina se dizala do iste visine u svakoj cijevi. Tako je utvrđeno da se porast tlaka tekućine koja miruje prenosi jednoliko po cijelom volumenu i u svim smjerovima. [4].
PRIMJENE PASKALNOG NAČELA
Primjene Pascalov princip U svakodnevnom životu mogu se vidjeti u brojnoj hidrauličkoj opremi kao što su hidraulične preše, dizalice, kočnice i dizalice.
Hidraulična preša
Hidraulična preša to je uređaj koji omogućuje pojačavanje sila. Princip rada, zasnovan na Pascalovom principu, koristi se u prešama, liftovima, kočnicama i u širokom spektru hidrauličkih uređaja.
Sastoji se od dva cilindra, različitih područja, napunjenih uljem (ili drugom tekućinom) i međusobno komuniciranih. Postoje i dva klipa ili klipa koja se uklapaju u cilindre, tako da su u kontaktu s tekućinom. [5].
Primjer hidrauličke preše prikazan je na slici 4. Kada se na klip manje površine A1 primijeni sila F1, u tekućini se stvara tlak koji se trenutno prenosi unutar cilindara. U klipu veće površine A2 osjeća se sila F2, mnogo veća od primijenjene, što ovisi o odnosima područja A2 / A1.
Vježba 1. Da biste podigli automobil, želite izgraditi hidrauličku dizalicu. Kakav odnos moraju imati promjeri klipova hidrauličnih cilindara da bi primjenom sile od 100 N mogao podići automobil od 2500 kg na veći klip? Pogledajte sliku 5.
Otopina
U hidrauličkim dizalicama ispunjen je Pascalov princip, gdje je tlak ulja unutar hidrauličke dizalice jednak, ali se sile "umnožavaju" kada klipovi imaju različita područja. Da biste odredili omjer površine hidrauličnih dizalica:
- S obzirom na masu automobila, 2.500 kg, koju treba podići, težina automobila određuje se pomoću Newtonovog drugog zakona. [6]
Pozivamo vas da pogledate članak Newtonovi zakoni "lako razumljivi"
- Primjenjuje se Pascalov princip koji izjednačava tlakove u klipovima.
- Odnos površine klipova se briše i vrijednosti se zamjenjuju. Pogledajte sliku 6.
Područja klipova trebala bi imati omjer 24,52, na primjer, ako imate mali klip polumjera 3 cm (područje A1= 28,27 cm2), veliki klip trebao bi imati radijus od 14,8 cm (područje A2= 693,18 cm2).
Dizalo Hidraulic
Hidraulički lift je mehanički uređaj koji se koristi za podizanje teških predmeta. Hidrauličke liftove koriste se u mnogim auto trgovinama za popravak podvozja.
Rad hidrauličkih dizala temelji se na Pascalovom principu. Dizala obično koriste ulje za prijenos tlaka na klipove. Elektromotor aktivira hidrauličku pumpu koja vrši pritisak na klip s najmanjom površinom. U klipu s najvećom površinom sila se "umnožava", jer može podići vozila koja treba popraviti. Pogledajte sliku 7.
Vježba 2. Pronađite maksimalno opterećenje koje se može podići hidrauličkim podizačem čija je površina najmanjeg klipa 28 cm2, a najvećeg klipa 1520 cm2, kada je maksimalna sila koja se može primijeniti 500 N. Vidi slika 8.
rješenje:
Budući da je Pascalov princip ispunjen u hidrauličkim podizačima, tlakovi na klipovima bit će jednaki, pa se zna maksimalna sila koja se može primijeniti na manji klip, izračunava se maksimalna sila koja će djelovati na veliki klip (F2), kao prikazano na slici 9.
Znajući maksimalnu težinu (F2) koja se može podići, masa se određuje pomoću Newtonovog drugog zakona [6], tako da se vozila težine do 2766,85 kg mogu podići. Pogledajte sliku 10. Prema tablici na slici 8, od prosječnih masa vozila, dizalo će moći dizati samo kompaktne automobile prosječne mase 2.500 kg.
Hidraulične kočnice
Kočnice se koriste na vozilima kako bi ih usporile ili potpuno zaustavile. Općenito, hidraulične kočnice imaju mehanizam kakav je prikazan na slici. Pritiskom papučice kočnice primjenjuje se sila koja se prenosi na klip male površine. Primijenjena sila stvara pritisak unutar kočione tekućine. [7].
U tekućini se tlak prenosi u svim smjerovima, sve do drugog klipa gdje se sila pojačava. Klip djeluje na diskove ili bubnjeve kako bi kočio gume vozila.
ZAKLJUČCI
Pascalov princip navodi da je za nekompresibilne tekućine u mirovanju tlak konstantan u cijeloj tekućini. Pritisak koji se vrši bilo gdje u zatvorenoj tekućini prenosi se podjednako u svim smjerovima i smjerovima.
Među aplikacijama Pascalov princip Brojna je hidraulična oprema kao što su preše, dizala, kočnice i dizalice, uređaji koji omogućuju pojačanje sila, u zavisnosti od odnosa područja u klipovima uređaja.
Nemojte prestati pregledavati na našoj web stranici Newtonov zakon, Termodinamički principi, Bernoullijev princip između ostalih vrlo zanimljiv.