Pascals prinsipp [lett forklart]

Den franske fysikeren og matematikeren Blaise Pascal (1623-1662), ga forskjellige bidrag innen sannsynlighetsteori, matematikk og naturhistorie. Det mest kjente er Pascals prinsipp om væskers oppførsel.

Pascals postulat det er ganske enkelt, lett å forstå og veldig nyttig. Gjennom eksperimenter finner Pascal at trykket i væsker, i hviletilstand, overføres jevnt gjennom volumet og i alle retninger.

Pascals uttalelse, Basert på studiet av væsker, brukes det til design av et bredt utvalg av hydraulisk utstyr som presser, heiser, bilbremser, blant andre.

Grunnleggende konsepter for å forstå Pascals prinsipp

Press

Presset er forholdet mellom den påførte kraften per arealenhet. Det måles i enheter som Pascal, bar, atmosfære, kilo per kvadratcentimeter, psi (pund per kvadrattomme), blant andre. [1]

Presset er omvendt proporsjonal med den påførte overflaten eller arealet: jo større område, jo mindre trykk, jo mindre område, jo større trykk. For eksempel utøves i Figur 2 en kraft på 10 N på en spiker hvis spiss har et veldig lite område, mens den samme kraften på 10 N påføres en meisel hvis spiss har et større område enn spissen av spikeren. Siden spikeren har en veldig liten spiss, blir all kraften påført spissen, og utøver stort trykk på den, mens det i meiselen gjør det større området at kraften kan fordeles mer, og genererer mindre trykk.

Denne effekten kan også observeres i sand eller snø. Hvis en kvinne bruker en sportssko eller en veldig liten hælsko, har den en veldig fin hælsko, en tendens til å synke mer siden all vekten er konsentrert i et veldig lite område (hælen).

Hydrostatisk trykk

Det er trykket som utøves av en væske i ro på hver av veggene i beholderen som inneholder væsken. Dette er fordi væsken har form av beholderen, og dette er i ro, og som en konsekvens hender det at en ensartet kraft virker på hver av veggene.

Væsker

Materiale kan være i fast, flytende, gassform eller plasma-tilstand. Materiale i fast tilstand har en bestemt form og volum. Væsker har et bestemt volum, men ikke en bestemt form, og antar formen på beholderen som inneholder dem, mens gasser verken har et bestemt volum eller en bestemt form.

Væsker og gasser betraktes som "væsker", siden molekylene i disse holdes sammen av svake sammenhengende krefter når de utsettes for tangentielle krefter som de har en tendens til å strømme, og beveger seg i beholderen som inneholder dem. Væsker er systemer som er i konstant bevegelse.

Tørrstoffer overfører kraften som blir utøvd på den, mens det i væsker og gasser overføres trykk.

PASCALS PRINSIPP

Den franske fysikeren og matematikeren Blaise Pascal, ga forskjellige bidrag innen sannsynlighetsteori, matematikk og naturhistorie. Det mest kjente er prinsippet som bærer navnet hans på væskens oppførsel. [2]

Erklæring om Pascals prinsipp

Pascals prinsipp angir at trykket som utøves hvor som helst i en lukket og ukomprimerbar væske overføres likt i alle retninger gjennom væsken, det vil si at trykket i hele væsken er konstant. [3].

Et eksempel på Pascals prinsipp kan sees i figur 3. Hull ble laget i en beholder og dekket med korker, deretter fylt med vann (væske) og et lokk ble plassert. Når en kraft påføres lokket på beholderen, presenteres et trykk i vannet som er likt i alle retninger, slik at alle korkene som var i hullene kommer ut.

Et av hans mest kjente eksperimenter var Pascals sprøyte. Sprøyten ble fylt med en væske og koblet til noen rør. Når det ble utøvd trykk på sprøytestemplet, steg væsken til samme høyde i hvert av rørene. Dermed ble det funnet at økningen i trykk av en væske som er i ro overføres jevnt gjennom volumet og i alle retninger. [4].

ANVENDELSER AV PASCAL-PRINSIPPET

Søknadene til Pascals prinsipp De kan sees i hverdagen i mange hydrauliske utstyr som hydrauliske presser, heiser, bremser og jekk.

Hydraulisk press

Den hydrauliske pressen det er en enhet som gjør det mulig å forsterke krefter. Driftsprinsippet, basert på Pascals prinsipp, brukes i presser, heiser, bremser og i et bredt utvalg av hydrauliske enheter.

Den består av to sylindere, av forskjellige områder, fylt med olje (eller annen væske) og kommunisert med hverandre. Det er også to stempel eller stempler som passer inn i sylindrene, slik at de er i kontakt med væsken. [5].

Et eksempel på en hydraulisk presse er vist i figur 4. Når en kraft F1 påføres stempelet i mindre område A1, opprettes et trykk i væsken som umiddelbart overføres inne i sylindrene. I stempelet med et større område A2 oppleves en kraft F2, mye større enn den som påføres, som avhenger av forholdet mellom områdene A2 / A1.

Øvelse 1. For å løfte en bil, vil du bygge en hydraulisk jekk. Hvilket forhold må diametrene til de hydrauliske stempelstemplene ha, slik at den ved å påføre en kraft på 100 N kan løfte en 2500 kg bil på det større stempelet? Se figur 5.

Oppløsning

I hydrauliske jekk blir Pascals prinsipp oppfylt, der oljetrykket inne i den hydrauliske jekken er det samme, men kreftene "multipliseres" når stemplene har forskjellige områder. For å bestemme arealforholdet til de hydrauliske jekkstemplene:

• Gitt bilens masse, 2.500 kg, som du vil løfte, bestem bilens vekt ved å bruke Newtons andre lov. [6]

Vi inviterer deg til å se artikkelen Newtons lover "enkle å forstå"

• Pascals prinsipp brukes, og utjevner trykket i stemplene.
• Arealforholdet til stempelene fjernes og verdiene erstattes. Se figur 6.

Stempelområdene skal ha et forhold på 24,52, for eksempel hvis du har et lite stempel med en radius på 3 cm (område A₁= 28,27 cm²), skal det store stempelet ha en radius på 14,8 cm (område A₂= 693,18 cm²).

Hidraulisk heis

En hydraulisk heis er en mekanisk enhet som brukes til å løfte tunge gjenstander. Hydrauliske heiser brukes i mange bilforretninger for å utføre reparasjoner under kjøretøyet.

Driften av hydrauliske heiser er basert på Pascals prinsipp. Heiser bruker vanligvis olje for å overføre trykk til stemplene. En elektrisk motor aktiverer en hydraulisk pumpe som utøver trykk på stempelet med det minste området. I stempelet med det største området blir kraften "multiplisert", og kan løfte kjøretøyene som skal repareres. Se figur 7.

Oppgave 2. Finn den maksimale belastningen som kan løftes med et hydraulisk løft hvis areal på det minste stempelet er 28 cm2, og det største stempelets er 1520 cm2, når den maksimale kraften som kan påføres er 500 N. Se figur 8.

Løsning:

Siden Pascals prinsipp er oppfylt i hydrauliske løftere, vil trykket på stemplene være likt, og dermed vite den maksimale kraften som kan påføres på det mindre stempelet, den maksimale kraften som vil bli utøvd på det store stempelet beregnes (F2), som vist i figur 9.

Å vite den maksimale vekten (F2) som kan løftes, bestemmes massen ved å bruke Newtons andre lov [6], og dermed kan kjøretøy som veier opp til 2766,85 kg løftes. Se figur 10. I henhold til tabellen i figur 8, er det bare kompakte biler med en gjennomsnittlig masse på 2.500 kg som løfter med heisen av de gjennomsnittlige kjøretøymassene.

Hydrauliske bremser

Bremser brukes på kjøretøy for å bremse dem eller stoppe dem helt. Generelt har hydrauliske bremser en mekanisme som den som er vist på figuren. Ved å trå ned bremsepedalen påføres en kraft som overføres til et stempel i et lite område. Den påførte kraften skaper et trykk inne i bremsevæsken. [7].

I væsken overføres trykket i alle retninger, opp til et andre stempel der kraften forsterkes. Stempelet virker på plater eller trommer for å bremse kjøretøyets dekk.

KONKLUSJONER

Pascals prinsipp sier at for ukomprimerbare væsker i hvile, er trykket konstant i hele væsken. Trykket som utøves hvor som helst i den lukkede væsken overføres likt i alle retninger og retninger.

Blant programmene til Pascals prinsipp Det er mange hydrauliske utstyr som presser, heiser, bremser og jekk, enheter som tillater forsterkningskrefter, i henhold til forholdet mellom områdene i stempelet på enheten.

Ikke stopp gjennomgang på nettstedet vårt Newton lov, Termodynamiske prinsipper, The Bernoullis prinsipp blant annet veldig interessant.

REFERANSER

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