Paskāla princips [viegli izskaidrojams]
Franču fiziķis un matemātiķis Blēzs Paskāls (1623-1662), sniedza dažādus ieguldījumus varbūtības teorijā, matemātikā un dabas vēsturē. Vispazīstamākais ir Paskāla princips par šķidrumu uzvedību.
Paskāla postulāts tas ir diezgan vienkārši, viegli saprotams un ļoti noderīgs. Veicot eksperimentus, Paskāls atklāj, ka spiediens miera stāvoklī šķidrumos tiek vienmērīgi pārraidīts visā tilpumā un visos virzienos.
Paskāla paziņojums, Pamatojoties uz šķidrumu pētījumu, to izmanto, lai projektētu dažādas hidrauliskās iekārtas, piemēram, preses, liftus, automašīnu bremzes.
Pamata jēdzieni, lai saprastu Paskāla principu
Spiediens
Spiediens ir pielietotā spēka attiecība uz laukuma vienību. To mēra tādās mērvienībās kā Paskāls, bārs, atmosfēra, kilogrami uz kvadrātcentimetru, psi (mārciņa uz kvadrātcollu). [1]
Spiediens ir apgriezti proporcionāla uzliktajai virsmai vai laukumam: jo lielāks laukums, jo mazāks spiediens, jo mazāks laukums, jo lielāks spiediens. Piemēram, 2. attēlā 10 N spēks tiek iedarbināts uz naglu, kura galam ir ļoti mazs laukums, savukārt tāds pats 10 N spēks tiek piemērots kaltam, kura gala platība ir lielāka nekā naga galam. Tā kā nagai ir ļoti mazs gals, viss spēks tiek iedarbināts uz tā galu, izdarot lielu spiedienu uz to, savukārt kalts lielāks laukums ļauj spēku sadalīt vairāk, radot mazāku spiedienu.
Šo efektu var novērot arī smiltīs vai sniegā. Ja sieviete nēsā sporta apavus vai ļoti mazus papēžu apavus, tad ar ļoti smalku papēžu kurpēm tā mēdz nogrimt tālāk, jo visa viņas svars ir koncentrēts ļoti mazā vietā (papēdī).
Hidrostatiskais spiediens
Tas ir spiediens, ko šķidrums, kas atrodas miera stāvoklī, izdara uz katras konteinera sienas, kas satur šķidrumu. Tas ir tāpēc, ka šķidrums iegūst trauka formu un ir miera stāvoklī, kā rezultātā notiek tas, ka uz katru sienu iedarbojas vienots spēks.
Šķidrumi
Matērija var būt cietā, šķidrā, gāzveida vai plazmas stāvoklī. Matērijai cietā stāvoklī ir noteikta forma un tilpums. Šķidrumiem ir noteikts tilpums, bet ne noteikta forma, pieņemot tvertnes, kurā tie atrodas, formu, savukārt gāzēm nav ne noteikta tilpuma, ne noteiktas formas.
Šķidrumus un gāzes uzskata par "šķidrumiem", jo tajos molekulas notur kopā vāji kohēzijas spēki, kad, pakļauti tangenciāliem spēkiem, tām ir tendence plūst, pārvietojoties traukā, kurā tās atrodas. Šķidrumi ir sistēmas, kas atrodas pastāvīgā kustībā.
Cietās vielas pārnes spēku, kas uz to iedarbojas, savukārt šķidrumos un gāzēs tiek pārnests spiediens.
PASKALA PRINCIPS
Franču fiziķis un matemātiķis Blēzs Paskāls dažādu ieguldījumu sniedza varbūtību teorijā, matemātikā un dabas vēsturē. Vispazīstamākais ir princips, kas viņu sauc par šķidrumu uzvedību. [2]
Paziņojums par Paskāla principu
Paskāla princips paziņo, ka spiediens, kas tiek izdarīts jebkur slēgtā un nesaspiežamajā šķidrumā, tiek vienmērīgi pārraidīts visos šķidruma virzienos, tas ir, spiediens visā šķidrumā ir nemainīgs. [3].
Paskāla principa piemēru var redzēt 3. attēlā. Caurumi tika izgatavoti traukā un pārklāti ar korķiem, pēc tam piepildīti ar ūdeni (šķidrumu) un uzlikts vāks. Pieliekot spēku konteinera vākam, ūdenī tiek parādīts spiediens, kas ir vienāds visos virzienos, liekot izvadīt visus korķus, kas atradās urbumos.
Viens no viņa pazīstamākajiem eksperimentiem bija Paskāla šļirce. Šļirce bija piepildīta ar šķidrumu un savienota ar dažām mēģenēm. Kad spiediens tika izdarīts uz šļirces virzuli, šķidrums katrā mēģenē pacēlās vienā un tajā pašā augstumā. Tādējādi tika konstatēts, ka miera stāvoklī esošā šķidruma spiediena pieaugums tiek vienmērīgi pārraidīts visā tilpumā un visos virzienos. [4].
PASCAL PRINCIPA PIEMĒROŠANA
Programmas pieteikumi Paskāla princips Tos ikdienā var redzēt daudzās hidrauliskajās iekārtās, piemēram, hidrauliskajās presēs, pacēlājos, bremzēs un domkratos.
Hidrauliskā prese
Hidrauliskā prese tā ir ierīce, kas ļauj pastiprināt spēkus. Darbības princips, kas balstīts uz Paskāla principu, tiek izmantots presēs, liftos, bremzēs un visdažādākajās hidrauliskajās ierīcēs.
Tas sastāv no diviem dažādu cilindru cilindriem, kas piepildīti ar eļļu (vai citu šķidrumu) un savstarpēji sazināti. Tiek ievietoti arī divi virzuļi vai virzuļi, kas ietilpst cilindros, lai tie būtu saskarē ar šķidrumu. [5].
Hidrauliskās preses piemērs ir parādīts 4. attēlā. Pieliekot spēku F1 uz mazāka laukuma A1 virzuļa, šķidrumā rodas spiediens, kas uzreiz tiek pārnests cilindru iekšpusē. Virzulim ar lielāku laukumu A2 tiek piedzīvots spēks F2, kas ir daudz lielāks nekā pielietotais, kas ir atkarīgs no laukumu A2 / A1 attiecībām.
1. vingrinājums. Lai paceltu automašīnu, vēlaties izveidot hidraulisko domkratu. Kādai sakarībai jābūt hidraulisko cilindru virzuļu diametriem, lai, pieliekot 100 N spēku, tas varētu pacelt 2500 kg lielu automašīnu uz lielākā virzuļa? Skatīt 5. attēlu.
Šķīdums
Hidrauliskajos domkratos ir izpildīts Paskāla princips, kad eļļas spiediens hidrauliskā domkrata iekšienē ir vienāds, bet spēki tiek “reizināti”, ja virzuļiem ir dažādas zonas. Lai noteiktu hidraulisko domkratu virzuļu laukuma attiecību:
- Ņemot vērā paceļamās automašīnas masu, 2.500 kg, automašīnas svaru nosaka, izmantojot Ņūtona otro likumu. [6]
Mēs aicinām jūs apskatīt rakstu Ņūtona likumi "viegli saprotami"
- Tiek piemērots Paskāla princips, izlīdzinot virzuļu spiedienu.
- Plunžeru platības attiecība tiek notīrīta un vērtības aizstātas. Skatīt 6. attēlu.
Virzuļa laukumu attiecībai jābūt 24,52, piemēram, ja jums ir mazs virzuļa rādiuss 3 cm (laukums A1= 28,27 cm2), lielā virzuļa rādiusam jābūt 14,8 cm (laukums A2= 693,18 cm2).
Hidrauliskais lifts
Hidrauliskais pacēlājs ir mehāniska ierīce, ko izmanto smagu priekšmetu pacelšanai. Hidrauliskie pacēlāji tiek izmantoti daudzos automašīnu veikalos, lai veiktu remontu zem transportlīdzekļa.
Hidraulisko pacēlāju darbība balstās uz Paskāla principu. Lifts parasti izmanto eļļu, lai virzītu spiedienu uz virzuļiem. Elektromotors iedarbina hidraulisko sūkni, kas izdara spiedienu uz virzuli ar mazāko laukumu. Virzulim ar vislielāko laukumu spēks tiek “reizināts”, spējot pacelt remontējamos transportlīdzekļus. Skatīt 7. attēlu.
2. vingrinājums. Atrodiet maksimālo slodzi, ko var pacelt ar hidraulisko pacēlāju, kura mazākā virzuļa laukums ir 28 cm2, bet lielākā virzuļa - 1520 cm2, ja maksimālais pielietojamais spēks ir 500 N. Skat. 8. attēls.
Risinājums:
Tā kā Pascal princips tiek izpildīts hidrauliskajos pacēlājos, spiediens uz virzuļiem būs vienāds, tādējādi, zinot maksimālo spēku, ko var pielietot mazākajam virzuļam, tiek aprēķināts maksimālais spēks, kas tiks iedarbināts uz lielo virzuli (F2), parādīts 9. attēlā.
Zinot maksimālo svaru (F2), ko var pacelt, masu nosaka, izmantojot Ņūtona otro likumu [6], tādējādi var pacelt transportlīdzekļus, kuru svars ir līdz 2766,85 kg. Skatiet 10. attēlu. Saskaņā ar 8. attēlā redzamo tabulu no vidējās transportlīdzekļu masas lifts varēs pacelt tikai kompaktas automašīnas ar vidējo masu 2.500 kg.
Hidrauliskās bremzes
Bremzes tiek izmantotas transportlīdzekļiem, lai tās palēninātu vai pilnībā apturētu. Parasti hidrauliskajām bremzēm ir tāds mehānisms kā parādīts attēlā. Nospiežot bremžu pedāli, tiek piemērots spēks, kas tiek pārnests uz virzuļa nelielu laukumu. Pielietotais spēks rada spiedienu bremžu šķidruma iekšpusē. [7].
Šķidrumā spiediens tiek virzīts visos virzienos līdz otrajam virzulim, kurā tiek pastiprināts spēks. Virzulis iedarbojas uz diskiem vai bungām, lai bremzētu transportlīdzekļa riepas.
SECINĀJUMI
Paskāla princips paziņo, ka nesaspiežamiem šķidrumiem miera stāvoklī spiediens ir nemainīgs visā šķidrumā. Spiediens, kas tiek izdarīts jebkurā vietā slēgtā šķidrumā, tiek pārraidīts vienādi visos virzienos un virzienos.
Starp pieteikumiem Paskāla princips Ir daudz hidraulisko iekārtu, piemēram, preses, lifti, bremzes un domkrati, ierīces, kas ļauj pastiprināt spēkus, atbilstoši attiecībām ar ierīces virzuļiem.
Nepārtrauciet mūsu vietnes pārskatīšanu Ņūtona likums, Termodinamiskie principi, Bernulli princips cita starpā ļoti interesanti.