Prinsip Pascal [mudah dijelaskan]
Ahli fizik dan matematik Perancis Blaise Pascal (1623-1662), membuat pelbagai sumbangan dalam teori kebarangkalian, matematik dan sejarah semula jadi. Yang paling terkenal adalah prinsip Pascal, mengenai tingkah laku cecair.
Postulat Pascal ia cukup ringkas, senang difahami dan sangat berguna. Melalui eksperimen, Pascal mendapati bahawa tekanan dalam cecair, dalam keadaan rehat, disebarkan secara seragam ke seluruh isi padu dan ke semua arah.
Kenyataan Pascal, Berdasarkan kajian cecair, ia digunakan untuk reka bentuk pelbagai jenis peralatan hidraulik seperti penekan, lif, brek kereta, antara lain.
Konsep Asas untuk memahami Prinsip Pascal
Tekanan
Tekanan adalah nisbah daya yang dikenakan per unit luas. Ia diukur dalam unit seperti Pascal, bar, atmosfer, kilogram per sentimeter persegi, psi (paun per inci persegi), antara lain. [1]
Tekanan berbanding terbalik dengan permukaan atau kawasan yang digunakan: semakin besar luasnya, semakin sedikit tekanan, semakin sedikit luasnya, semakin besar tekanannya. Sebagai contoh, dalam Gambar 2 kekuatan 10 N diberikan pada paku yang hujungnya mempunyai kawasan yang sangat kecil, sementara daya 10 N yang sama dikenakan pada pahat yang hujungnya mempunyai luas yang lebih besar daripada hujung kuku. Oleh kerana paku mempunyai hujung yang sangat kecil, semua kekuatan dikenakan pada hujungnya, memberikan tekanan yang besar padanya, sementara di pahat, kawasan yang lebih besar memungkinkan daya untuk lebih banyak diedarkan, menghasilkan tekanan yang lebih sedikit.
Kesan ini juga dapat dilihat pada pasir atau salji. Sekiranya seorang wanita memakai kasut sukan atau kasut tumit yang sangat kecil, dengan kasut tumit yang sangat halus, ia cenderung tenggelam lebih kerana semua beratnya tertumpu di kawasan yang sangat kecil (tumit).
Tekanan hidrostatik
Tekanan yang diberikan oleh bendalir berada pada setiap dinding bekas yang mengandungi bendalir. Ini kerana cecair mengambil bentuk bekas dan dalam keadaan rehat, akibatnya, daya seragam bertindak pada setiap dinding.
Bendalir
Bahan boleh berada dalam keadaan pepejal, cair, gas atau plasma. Bahan dalam keadaan pepejal mempunyai bentuk dan isipadu yang pasti. Cecair memiliki isipadu yang pasti, tetapi bukan bentuk yang pasti, mengadopsi bentuk wadah yang mengandunginya, sementara gas tidak memiliki isipadu yang pasti atau bentuk yang pasti.
Cecair dan gas dianggap "bendalir", kerana, molekul-molekul tersebut disatukan oleh kekuatan kohesif yang lemah, ketika mereka mengalami kekuatan tangen yang cenderung mengalir, bergerak di dalam bekas yang mengandunginya. Cecair adalah sistem yang sentiasa bergerak.
Pepejal memancarkan daya yang diberikan padanya, sementara dalam cecair dan gas tekanan dihantar.
PRINSIP PASCAL
Ahli fizik dan matematik Perancis Blaise Pascal memberikan pelbagai sumbangan dalam teori kebarangkalian, matematik, dan sejarah semula jadi. Yang paling terkenal adalah prinsip yang memberi namanya pada tingkah laku cecair. [2]
Penyataan Prinsip Pascal
Prinsip Pascal menyatakan bahawa tekanan yang dilakukan di mana sahaja dalam bendalir tertutup dan tidak dapat dimampatkan dihantar sama ke semua arah ke seluruh bendalir, iaitu tekanan di seluruh bendalir tetap. [3].
Contoh prinsip Pascal dapat dilihat pada Gambar 3. Lubang dibuat di dalam bekas dan ditutup dengan corks, kemudian diisi dengan air (cecair) dan penutup diletakkan. Apabila daya diberikan pada penutup wadah, tekanan ditunjukkan di dalam air yang sama ke semua arah, menyebabkan semua corks yang berada di dalam lubang keluar.
Salah satu eksperimen yang paling terkenal adalah picagari Pascal. Jarum suntik diisi dengan cairan dan disambungkan ke beberapa tiub, ketika tekanan diberikan pada pelocok jarum suntik, cairan naik ke ketinggian yang sama di setiap tabung. Oleh itu, didapati bahawa peningkatan tekanan suatu cecair yang sedang diam dihantar secara seragam ke seluruh isi padu dan ke semua arah. [4].
APLIKASI PRINSIP PASCAL
Aplikasi dari Prinsip Pascal Mereka dapat dilihat dalam kehidupan seharian dalam banyak peralatan hidraulik seperti penekan hidraulik, pengangkat, brek dan jek.
Tekan hidraulik
Tekan hidraulik ia adalah alat yang memungkinkan untuk menguatkan daya. Prinsip operasi, berdasarkan prinsip Pascal, digunakan dalam mesin tekan, lift, brek, dan dalam berbagai jenis alat hidraulik.
Ia terdiri daripada dua silinder, dari kawasan yang berlainan, diisi dengan minyak (atau cecair lain) dan saling berkomunikasi. Terdapat juga dua pelocok atau piston yang masuk ke dalam silinder, sehingga mereka bersentuhan dengan bendalir. [5].
Contoh tekan hidraulik ditunjukkan pada rajah 4. Apabila daya F1 diterapkan pada omboh kawasan yang lebih kecil A1, tekanan diciptakan dalam cairan yang langsung dikirim ke dalam silinder. Pada omboh dengan luas A2 yang lebih besar, gaya F2 dialami, jauh lebih besar daripada yang digunakan, yang bergantung pada nisbah kawasan A2 / A1.
Latihan 1. Untuk mengangkat kereta, anda ingin membina bicu hidraulik. Apa hubungan yang mesti dimiliki diameter piston ram hidraulik sehingga dengan menggunakan daya 100 N ia dapat mengangkat kereta 2500 kg pada omboh yang lebih besar? Lihat gambar 5.
Penyelesaian
Pada bicu hidraulik, prinsip Pascal terpenuhi, di mana tekanan minyak di dalam bicu hidraulik sama, tetapi gaya "digandakan" ketika piston mempunyai kawasan yang berlainan. Untuk menentukan nisbah luas piston bicu hidraulik:
- Memandangkan jisim kereta, 2.500 kg, yang ingin anda angkat, anda dapat menentukan berat kereta menggunakan undang-undang kedua Newton. [6]
Kami menjemput anda untuk melihat artikel tersebut Undang-undang Newton "mudah difahami"
- Prinsip Pascal diterapkan, menyamakan tekanan pada omboh.
- Hubungan kawasan pelocok dibersihkan dan nilai diganti. Lihat gambar 6.
Kawasan piston harus mempunyai nisbah 24,52, misalnya, jika anda mempunyai piston kecil dengan radius 3 cm (kawasan A1= 28,27 cm2, pelocok besar harus mempunyai radius 14,8 cm (kawasan A2= 693,18 cm2).
Lif hidraulik
Lif hidraulik adalah alat mekanikal yang digunakan untuk mengangkat objek berat. Lif hidraulik digunakan di banyak kedai kenderaan untuk melakukan pembaikan di bawah kenderaan.
Pengoperasian lif hidraulik berdasarkan prinsip Pascal. Lif biasanya menggunakan minyak untuk menghantar tekanan ke omboh. Motor elektrik mengaktifkan pam hidraulik yang memberikan tekanan pada omboh dengan kawasan terkecil. Pada omboh dengan luas terbesar, kekuatannya "berlipat ganda", dapat mengangkat kenderaan yang akan diperbaiki. Lihat gambar 7.
Latihan 2. Cari beban maksimum yang dapat diangkat dengan pengangkat hidraulik yang luas omboh terkecilnya adalah 28 cm2, dan omboh terbesar ialah 1520 cm2, apabila daya maksimum yang dapat diterapkan adalah 500 N. Lihat rajah 8.
penyelesaian:
Oleh kerana prinsip Pascal dipenuhi pada pengangkat hidraulik, tekanan pada omboh akan sama, sehingga mengetahui daya maksimum yang dapat dikenakan pada omboh yang lebih kecil, daya maksimum yang akan diberikan pada omboh besar dikira (F2), sebagai ditunjukkan dalam rajah 9.
Mengetahui berat maksimum (F2) yang dapat diangkat, jisim ditentukan dengan menggunakan hukum kedua Newton [6], sehingga kenderaan dengan berat hingga 2766,85 kg dapat diangkat. Lihat gambar 10. Mengikut jadual pada rajah 8, daripada jisim kenderaan rata-rata, pengangkut hanya dapat mengangkat kereta kompak dengan jisim purata 2.500 kg.
Brek hidraulik
Brek digunakan pada kenderaan untuk memperlahankannya atau menghentikannya sepenuhnya. Secara amnya, brek hidraulik mempunyai mekanisme seperti yang ditunjukkan dalam gambar. Menekan pedal brek menggunakan daya yang dihantar ke omboh kawasan kecil. Daya yang dikenakan menghasilkan tekanan di dalam cecair brek. [7].
Dalam cecair tekanan diturunkan ke semua arah, hingga omboh kedua di mana daya dikuatkan. Piston bertindak pada cakera atau drum untuk merosakkan tayar kenderaan.
KESIMPULAN
Prinsip Pascal menyatakan bahawa, untuk cecair yang tidak dapat dimampatkan pada waktu rehat, tekanannya berterusan di seluruh bendalir. Tekanan yang diberikan di mana sahaja di dalam bendalir tertutup dihantar sama dalam semua arah dan arah.
Antara aplikasi dari Prinsip Pascal Terdapat banyak peralatan hidraulik seperti penekan, lif, brek dan soket, alat yang memungkinkan untuk menguatkan daya, sesuai dengan hubungan kawasan di pelocok peranti.
Jangan berhenti menyemak di laman web kami Undang-undang Newton, Prinsip termodinamik, The Prinsip Bernoulli antara lain sangat menarik.