Պասկալի սկզբունքը [հեշտությամբ բացատրվում է]

Ֆրանսիացի ֆիզիկոս և մաթեմատիկոս Բլեզ Պասկալ (1623-1662), տարբեր ներդրում է ունեցել հավանականության տեսության, մաթեմատիկայի և բնական պատմության մեջ։ Ամենահայտնին Պասկալի սկզբունքն է՝ հեղուկների վարքագծի վերաբերյալ։

Պասկալի պոստուլատը Այն բավականին պարզ է, հեշտ հասկանալի և շատ օգտակար: Փորձերի միջոցով Պասկալը գտնում է, որ ճնշումը հեղուկներում, հանգստի ժամանակ, միատեսակ է փոխանցվում ամբողջ ծավալով և բոլոր ուղղություններով։

Պասկալի հայտարարությունը. Հեղուկների ուսումնասիրության հիման վրա այն օգտագործվում է մի շարք հիդրավլիկ սարքավորումների նախագծման համար, ինչպիսիք են մամլիչները, վերելակները, ավտոմոբիլային արգելակները և այլն:

Պասկալի սկզբունքը հասկանալու հիմնական հասկացությունները

Ճնշում

Theնշումը կիրառական ուժի հարաբերակցությունն է միավոր տարածքի վրա: Այն չափվում է այնպիսի միավորներով, ինչպիսիք են Պասկալը, բարը, մթնոլորտը, կիլոգրամները մեկ քառակուսի սանտիմետրի համար, psi (ֆունտ մեկ քառակուսի դյույմի համար), ի թիվս այլոց: [1]

Theնշումը հակադարձ համեմատական ​​է կիրառվող մակերեսին կամ մակերեսին. որքան մեծ է տարածքը, այնքան ցածր է ճնշումը, այնքան փոքր է տարածքը, այնքան բարձր է ճնշումը: Օրինակ, նկար 2-ում 10 N ուժ է գործադրվում մեխի վրա, որի ծայրը շատ փոքր տարածք ունի, մինչդեռ նույն ուժը՝ 10 N, կիրառվում է նաև սայրի վրա, որի ծայրն իր մակերեսով ավելի մեծ է, քան մեխի ծայրը: . Քանի որ եղունգը շատ փոքր ծայր ունի, ամբողջ ուժը կիրառվում է նրա ծայրի վրա՝ մեծ ճնշում գործադրելով դրա վրա, մինչդեռ մեխում ավելի մեծ տարածքը թույլ է տալիս ուժը ավելի շատ բաշխել՝ առաջացնելով ավելի քիչ ճնշում:

Այս ազդեցությունը կարող է դիտվել նաև ավազի կամ ձյան վրա: Եթե ​​կինը կրում է սպորտային կոշիկ կամ շատ փոքր կրունկներով կոշիկ, շատ նուրբ կրունկներով կոշիկով, նա հակված է ավելի շատ սուզվելու, քանի որ նրա ամբողջ քաշը կենտրոնացած է շատ փոքր տարածքում (կրունկը):

հիդրոստատիկ ճնշում

Դա հեղուկ պարունակող տարայի յուրաքանչյուր պատի վրա հանգստի վիճակում գտնվող հեղուկի կողմից գործադրվող ճնշումն է: Դա պայմանավորված է նրանով, որ հեղուկը վերցնում է տարայի ձևը և գտնվում է հանգստի վիճակում, հետևաբար պատահում է, որ յուրաքանչյուր պատի վրա գործում է միատեսակ ուժ։

Հեղուկներ

Նյութը կարող է լինել պինդ, հեղուկ, գազային կամ պլազմայի վիճակում։ Պինդ նյութն ունի որոշակի ձև և ծավալ։ Հեղուկներն ունեն սահմանված ծավալ, բայց ոչ սահմանված ձև՝ ընդունելով դրանք պարունակող տարայի ձևը, մինչդեռ գազերը ոչ սահմանված ծավալ ունեն, ոչ էլ ձև:

Հեղուկներն ու գազերը համարվում են «հեղուկ», քանի որ դրանցում մոլեկուլները միմյանց պահում են թույլ համակցված ուժերով, երբ դրանք ենթարկվում են շոշափող ուժերի, նրանք հակված են հոսել՝ շարժվելով դրանք պարունակող տարայի մեջ: Հեղուկները համակարգեր են, որոնք գտնվում են շարունակական շարժման մեջ:

Պինդ մարմինները փոխանցում են իրենց վրա գործադրվող ուժը, իսկ հեղուկներում և գազերում՝ ճնշումը։

ՊԱՍԿԱԼԻ ՍԿԶԲՈՒՆՔԸ

Ֆրանսիացի ֆիզիկոս և մաթեմատիկոս Բլեզ Պասկալը տարբեր ներդրում է ունեցել հավանականության տեսության, մաթեմատիկայի և բնական պատմության մեջ։ Առավել հայտնի է սկզբունքը, որը կրում է նրա անունը հեղուկների վարքագծի վերաբերյալ։ [2]

Պասկալի սկզբունքի հայտարարությունը

Պասկալի սկզբունքը նշում է, որ փակ և չսեղմվող հեղուկի ցանկացած վայրում գործադրվող ճնշումը հավասարապես փոխանցվում է հեղուկի բոլոր ուղղություններով, այսինքն՝ ճնշումը հեղուկի ողջ տարածքում մշտական ​​է: [3].

Պասկալի սկզբունքի օրինակ կարելի է տեսնել նկար 3-ում: Տարան փորվել է անցքերով և խցանվել, ապա լցրել ջրով (հեղուկ) և փակել կափարիչը։ Տարայի կափարիչի վրա ուժ գործադրելով՝ ջրի մեջ դրվում է ճնշում, որը հավասար է բոլոր ուղղություններով՝ դուրս գալով բոլոր խցանները, որոնք եղել են անցքերի մեջ։

Նրա ամենահայտնի փորձերից մեկը Պասկալի ներարկիչն էր: Ներարկիչը լցված էր հեղուկով և միացված էր որոշ խողովակների: Երբ ճնշում գործադրվեց ներարկիչի մխոցի վրա, հեղուկը բարձրացավ նույն բարձրության վրա յուրաքանչյուր խողովակում: Այսպիսով, պարզվեց, որ հեղուկի ճնշման աճը, որը գտնվում է հանգստի վիճակում, փոխանցվում է միատեսակ ամբողջ ծավալով և բոլոր ուղղություններով: [4].

ՊԱՍԿԱԼԻ ՍԿԶԲՈՒՆՔԻ ԿԻՐԱՌՈՒՄՆԵՐԸ

-ի դիմումները Պասկալի սկզբունքը դրանք կարելի է տեսնել առօրյա կյանքում բազմաթիվ հիդրավլիկ սարքավորումներում, ինչպիսիք են մամլիչները, վերելակները, արգելակները և հիդրավլիկ վարդակները:

Հիդրավլիկ մամլիչ

Հիդրավլիկ մամուլը Դա մի սարք է, որը թույլ է տալիս ուժեղացնել ուժերը։ Գործառնական սկզբունքը, որը հիմնված է Պասկալի սկզբունքի վրա, օգտագործվում է մամլիչներ, վերելակներ, արգելակներ և հիդրավլիկ սարքերի լայն տեսականի:

Այն բաղկացած է երկու բալոններից, տարբեր տարածքներից, լցված յուղով (կամ մեկ այլ հեղուկով) և հաղորդակցվում են միմյանց հետ։ Տեղադրված են նաև երկու մխոցներ կամ մխոցներ, որոնք համապատասխանում են բալոններին, որպեսզի դրանք շփվեն հեղուկի հետ: [5].

Հիդրավլիկ մամլիչի օրինակ ներկայացված է նկար 4-ում: Երբ F1 ուժը կիրառվում է A1 ամենափոքր տարածք ունեցող մխոցի վրա, հեղուկում ճնշում է ստեղծվում, որն ակնթարթորեն փոխանցվում է բալոնների ներսում: A2 ամենամեծ տարածք ունեցող մխոցի վրա F2 ուժ է զգացվում, որը շատ ավելի մեծ է, քան կիրառվածը, որը կախված է A2 /A1 տարածքների հարաբերակցությունից:

Վարժություն 1. Մեքենան բարձրացնելու համար դուք ցանկանում եք կառուցել հիդրավլիկ ժակ: Ի՞նչ հարաբերություններ պետք է ունենան հիդրավլիկ խցիկի մխոցների տրամագծերը, որպեսզի 100 Ն ուժ գործադրելով այն կարողանա 2500 կգ կշռող մեքենան բարձրացնել ավելի մեծ մխոցի վրա: Տես նկար 5:

Լուծում

Հիդրավլիկ խցիկներում կատարվում է Պասկալի սկզբունքը, որտեղ նավթի ճնշումը հիդրավլիկ խցիկի ներսում նույնն է, բայց ուժերը «բազմապատկվում են», երբ մխոցները տարբեր տարածքներ ունեն։ Հիդրավլիկ խցիկի մխոցների տարածքի հարաբերակցությունը որոշելու համար.

• Հաշվի առնելով մեքենայի զանգվածը՝ 2.500 կգ, որը պետք է բարձրացվի, մեքենայի քաշը որոշվում է՝ օգտագործելով Նյուտոնի երկրորդ օրենքը: [6]

Հրավիրում ենք ձեզ դիտելու հոդվածը Նյուտոնի օրենքները «հեշտ հասկանալի են»

• Կիրառվում է Պասկալի սկզբունքը՝ հավասարեցնելով մխոցների վրա ճնշումները։
• Լուծեք մխոցների մակերեսի հարաբերակցությունը և փոխարինեք արժեքները: Տես նկար 6:

Մխոցների տարածքները պետք է ունենան 24,52 հարաբերակցություն, օրինակ, եթե դուք ունեք 3 սմ շառավղով փոքր մխոց (տարածք A.₁= 28,27 սմ²), մեծ մխոցը պետք է ունենա 14,8 սմ շառավիղ (տարածք Ա₂= 693,18 սմ²).

Հիդրավլիկ վերելակ

Հիդրավլիկ վերելակը մեխանիկական սարք է, որն օգտագործվում է ծանր առարկաներ բարձրացնելու համար: Հիդրավլիկ վերելակները օգտագործվում են շատ մեքենաների խանութներում՝ մեքենաների տակ վերանորոգումներ իրականացնելու համար:

Հիդրավլիկ վերելակների շահագործումը հիմնված է Պասկալի սկզբունքի վրա։ Ընդհանուր առմամբ, ամբարձիչներն օգտագործում են յուղ՝ մխոցների վրա ճնշումը փոխանցելու համար: Էլեկտրական շարժիչը միացնում է հիդրավլիկ պոմպը, որը ճնշում է գործադրում մխոցի վրա ամենափոքր տարածքով: Ամենամեծ տարածք ունեցող մխոցում ուժը «բազմապատկվում է»՝ ի վիճակի լինելով բարձրացնել վերանորոգման ենթակա մեքենաները։ Տես նկար 7:

Վարժություն 2. Գտեք առավելագույն բեռը, որը կարելի է բարձրացնել հիդրավլիկ վերելակի միջոցով, որի փոքր մխոցի մակերեսը 28 սմ2 է, իսկ ավելի մեծ մխոցի մակերեսը 1520 սմ2 է, երբ առավելագույն ուժը, որը կարող է կիրառվել 500 Ն է: նկար 8.

Solution:

Քանի որ Պասկալի սկզբունքը կատարվում է հիդրավլիկ վերելակներում, ճնշումները մխոցներում հավասար կլինեն, հետևաբար, իմանալով առավելագույն ուժը, որը կարող է կիրառվել փոքր մխոցի վրա, հաշվարկվում է առավելագույն ուժը, որը գործադրվելու է մեծ մխոցի վրա (F2), ինչպես. ցույց է տրված նկար 9-ում:

Իմանալով առավելագույն քաշը (F2), որը կարելի է բարձրացնել, զանգվածը որոշվում է Նյուտոնի երկրորդ օրենքի միջոցով [6], այնպես որ կարող են բարձրացնել մինչև 2766,85 կգ քաշ ունեցող մեքենաները։ Տե՛ս նկար 10. Համաձայն նկար 8-ի աղյուսակի՝ տրանսպորտային միջոցների միջին զանգվածից վերելակով կարող են բարձրանալ միայն կոմպակտ վագոնները՝ 2.500 կգ միջին զանգվածով:

Հիդրավլիկ արգելակներ

Արգելակները օգտագործվում են մեքենաների վրա՝ դրանք դանդաղեցնելու կամ ամբողջովին կանգնեցնելու համար: Ընդհանուր առմամբ, հիդրավլիկ արգելակները ունեն այնպիսի մեխանիզմ, ինչպիսին պատկերված է նկարում: Արգելակի ոտնակը սեղմելով՝ ուժ է գործադրվում, որը փոխանցվում է փոքր տարածքի մխոցին: Կիրառվող ուժով ճնշում է ստեղծվում արգելակային հեղուկի ներսում: [7]։

Հեղուկի մեջ ճնշումը փոխանցվում է բոլոր ուղղություններով, մինչև երկրորդ մխոց, որտեղ ուժն ուժեղանում է: Մխոցը գործում է սկավառակների կամ թմբուկների վրա՝ արգելակելու մեքենայի անվադողերը:

ԵԶՐԱՓԱԿԻՉՆԵՐԸ

Պասկալի սկզբունքը նշում է, որ հանգստի վիճակում չսեղմվող հեղուկների դեպքում ճնշումը հաստատուն է ամբողջ հեղուկում: Փակ հեղուկի ցանկացած կետում գործադրվող ճնշումը հավասարապես փոխանցվում է բոլոր ուղղություններով և զգայարաններով:

-ի դիմումների շարքում Պասկալի սկզբունքը Կան բազմաթիվ հիդրավլիկ սարքավորումներ, ինչպիսիք են մամլիչները, վերելակները, արգելակները և խցիկները, սարքեր, որոնք թույլ են տալիս ուժեղացնել ուժերը՝ ըստ սարքի մխոցների տարածքների հարաբերակցության:

Համոզվեք, որ ստուգեք մեր կայքը Նյուտոնի օրենքը, թերմոդինամիկական սկզբունքներ, The Բեռնուլիի սկզբունքը ի թիվս այլոց, շատ հետաքրքիր է:

REFERENCIAS

[1] [2] [3] [4] [5] [6] [7]