Meginregla Pascals [auðvelt að útskýra]

Franski eðlisfræðingurinn og stærðfræðingurinn Blaise Pascal (1623-1662), lagði ýmislegt af mörkum í líkindakenninguna, stærðfræði og náttúrufræði. Þekktust er meginregla Pascal um hegðun vökva.

Postulat Pascals það er alveg einfalt, auðskilið og mjög gagnlegt. Með tilraunum kemst Pascal að því að þrýstingur í vökva, í hvíldartilfelli, berst jafnt um rúmmálið og í allar áttir.

Yfirlýsing Pascal, Byggt á rannsókn á vökva er það notað til hönnunar á fjölbreyttum vökvabúnaði eins og þrýstingi, lyftum, bílhemlum, meðal annarra.

Grunnhugtök til að skilja meginreglu Pascal

Þrýstingur

Þrýstingurinn er hlutfall beitts afls á flatareiningu. Það er mælt í einingum eins og Pascal, bar, andrúmsloft, kíló á fermetra sentimetra, psi (pund á fermetra tommu), meðal annarra. [1]

Þrýstingurinn er í öfugu hlutfalli við borið yfirborð eða svæði: því meiri svæði, því minni þrýstingur, því minna svæði, því meiri þrýstingur. Til dæmis, á mynd 2 er 10 N kraftur beittur á nagla þar sem oddurinn hefur mjög lítið svæði, en sami kraftur 10 N er beittur á meisilinn þar sem oddurinn er með stærra svæði en oddurinn á naglanum. Þar sem naglinn er með mjög lítinn þjórfé er allur krafturinn beittur á oddinn og beitir honum miklum þrýstingi en í meislinum gerir stærra svæðið kleift að dreifa kraftinum meira og mynda minni þrýsting.

Þessi áhrif má einnig sjá í sandi eða snjó. Ef kona klæðist íþróttaskó eða mjög litlum hælskó, með mjög fínan táhælaskó, hefur það tilhneigingu til að sökkva meira þar sem öll þyngd hans er einbeitt á mjög litlu svæði (hælinn).

Stöðugur þrýstingur

Það er þrýstingur sem vökvi hefur í hvíld á hverjum veggi ílátsins sem inniheldur vökvann. Þetta er vegna þess að vökvinn hefur lögun ílátsins og þetta er í hvíld, þar af leiðandi gerist það að einsleitur kraftur verkar á hvern og einn veggjanna.

Vökvar

Efni getur verið í föstu, fljótandi, loftkenndu ástandi eða í plasma. Efni í föstu formi hefur ákveðið lögun og rúmmál. Vökvar hafa skilgreint rúmmál en ekki skilgreint lögun og taka upp lögun ílátsins sem inniheldur þau, en lofttegundir hafa hvorki skilgreint rúmmál né skilgreint lögun.

Vökvi og lofttegundir eru álitnar „vökvar“, þar sem sameindirnar eru í þeim haldið saman með veikum samheldnum kraftum, þegar þær verða fyrir snertikrafti sem þær hafa tilhneigingu til að flæða, hreyfast í ílátinu sem inniheldur þær. Vökvar eru kerfi sem eru í stöðugri hreyfingu.

Föst efni senda þann kraft sem er beitt á það, en í vökva og lofttegundum er þrýstingur sendur.

PRINSIP PASCAL

Franski eðlisfræðingurinn og stærðfræðingurinn Blaise Pascal lagði fram ýmislegt í líkindafræði, stærðfræði og náttúrufræði. Þekktust er meginreglan sem ber nafn hans um hegðun vökva. [2]

Yfirlýsing um meginreglu Pascal

Meginregla Pascal kemur fram að þrýstingurinn sem er beittur hvar sem er í lokuðum og óþrýstanlegum vökva berst jafnt í allar áttir um vökvann, það er, þrýstingur um allan vökva er stöðugur. [3].

Dæmi um meginreglu Pascal má sjá á mynd 3. Göt voru gerð í íláti og þakin korkum, síðan fyllt með vatni (vökvi) og loki komið fyrir. Þegar krafti er beitt á lok ílátsins kemur fram þrýstingur í vatninu sem er jafnt í allar áttir og veldur því að allir korkar sem voru í holunum koma út.

Ein þekktasta tilraun hans var sprauta Pascal. Sprautan var fyllt með vökva og tengd nokkrum rörum, þegar þrýstingur var beittur á stimpil sprautunnar, hækkaði vökvinn í sömu hæð í hverju rörinu. Þannig kom í ljós að aukningin á þrýstingi vökva sem er í hvíld berst jafnt um rúmmálið og í allar áttir. [4].

UMSÓKNAR PASCAL PRINCIPLE

Umsóknir Meginregla Pascal Þeir sjást í daglegu lífi í fjölmörgum vökvabúnaði eins og vökvapressum, lyftum, bremsum og tjakkum.

Vökvapressa

Vökvapressan það er tæki sem gerir kleift að magna upp krafta. Aðgerðarreglan, byggð á meginreglu Pascal, er notuð í pressum, lyftum, bremsum og í fjölmörgum vökvabúnaði.

Það samanstendur af tveimur strokkum, af mismunandi svæðum, fylltir með olíu (eða öðrum vökva) og hafa samband sín á milli. Það eru líka tvö stimplar eða stimplar sem passa í strokkana, þannig að þeir séu í snertingu við vökvann. [5].

Dæmi um vökvapressu er sýnt á mynd 4. Þegar krafti F1 er beitt á stimpilinn á minna svæði A1 myndast þrýstingur í vökvanum sem berst samstundis inn í hólkana. Í stimplinum með stærra svæði A2 er upplifaður kraftur F2, miklu meiri en sá sem beitt er, sem fer eftir hlutföllum svæðanna A2 / A1.

Æfing 1. Til að lyfta bíl þarftu að smíða vökvastökk. Hvaða samband verður að þvermál vökvastýrðra stimpla hafa þannig að með því að beita 100 N krafti geti það lyft 2500 kg bíl á stærri stimpilinn? Sjá mynd 5.

Lausn

Í vökvatjökkum er meginregla Pascal fullnægt, þar sem olíuþrýstingur inni í vökvatjakkanum er sá sami, en kraftarnir „margfaldast“ þegar stimplarnir hafa mismunandi svæði. Til að ákvarða hlutfall stimplasvæðis vökvajakkans:

• Miðað við massa bílsins, 2.500 kg, sem lyfta á, er þyngd bílsins ákvörðuð með annarri lögmáli Newtons. [6]

Við bjóðum þér að sjá greinina Lög Newtons „auðskilin“

• Meginreglu Pascal er beitt og jafnar þrýstinginn í stimplunum.
• Svæðissambandi stimplanna er hreinsað og gildunum skipt út. Sjá mynd 6.

Svæði stimplanna ættu að hafa hlutfallið 24,52, til dæmis ef þú ert með lítinn stimpil með radíus 3 cm (svæði A₁= 28,27 cm²), ætti stóri stimplinn að hafa radíus 14,8 cm (svæði A₂= 693,18 cm²).

Vökvakerfi lyfta

Vökvalyfta er vélrænt tæki sem notað er til að lyfta þungum hlutum. Vökvalyftur eru notaðar í mörgum bílaverslunum til að gera við ökutæki.

Rekstur vökvalyfta byggist á meginreglu Pascal. Lyftur nota almennt olíu til að senda þrýsting á stimplana. Rafmótor virkjar vökvadælu sem þrýstir á stimpilinn með minnsta svæðinu. Í stimplinum sem er með stærsta svæðið er krafturinn „margfaldaður“ og getur lyft ökutækjunum sem á að gera við. Sjá mynd 7.

Dæmi 2. Finndu hámarksálag sem hægt er að lyfta með vökvalyftu þar sem flatarmál minnsta stimpla er 28 cm2 og stærsta stimpla er 1520 cm2, þegar mesti kraftur sem hægt er að beita er 500 N. Sjá mynd 8.

Lausn:

Þar sem meginreglu Pascal er fullnægt í vökvalyfturum, verður þrýstingur á stimplana jafn, þannig að vitað er um hámarkskraft sem hægt er að beita á minni stimpla, hámarkskrafturinn sem verður beitt á stóra stimplann er reiknaður (F2), eins og sýnt á mynd 9.

Vitandi hámarksþyngd (F2) sem hægt er að lyfta er massinn ákvarðaður með öðru lögmáli Newtons [6], þannig að lyfta ökutækjum sem vega allt að 2766,85 kg. Sjá mynd 10. Samkvæmt töflunni á mynd 8, að meðaltali ökutækismassa, mun lyftan aðeins geta lyft samningum bílum með 2.500 kg að meðaltali.

Vökvabremsur

Bremsur eru notaðar á ökutækjum til að hægja á þeim eða stöðva þær alveg. Almennt eru vökvahemlar með vélbúnað eins og sýndur er á myndinni. Þrýstingur á bremsupedalinn beitir krafti sem sendur er á stimpil á litlu svæði. Notaði krafturinn skapar þrýsting inni í bremsuvökvanum. [7].

Í vökvanum er þrýstingurinn sendur í allar áttir, upp í annan stimpil þar sem krafturinn er magnaður. Stimpillinn virkar á diska eða trommur til að bremsa dekk ökutækisins.

Ályktanir

Meginregla Pascal segir að, fyrir óþrýstandi vökva í hvíld, sé þrýstingur stöðugur um vökvann. Þrýstingur sem er beittur hvar sem er í lokaða vökvanum berst jafnt í allar áttir og áttir.

Meðal umsókna Meginregla Pascal Það eru fjölmargir vökvabúnaður eins og þrýstir, lyftur, hemlar og tjakkur, tæki sem gera kleift að magna krafta, samkvæmt samhengi svæða í stimplum tækisins.

Ekki hætta að rifja upp á vefsíðu okkar Newton lög, Thermodynamic meginreglur, The Meginregla Bernoulli meðal annars mjög áhugavert.

Tilvísanir

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