Pascalovo načelo [enostavno razložljivo]

Francoski fizik in matematik Blaise Pascal (1623-1662), je različno prispeval k teoriji verjetnosti, matematiki in naravni zgodovini. Najbolj znano je Pascalovo načelo vedenja tekočin.

Pascalov postulat je povsem preprost, lahko razumljiv in zelo uporaben. Z eksperimenti Pascal ugotovi, da se tlak v tekočinah v stanju mirovanja enakomerno prenaša po celotni prostornini in v vseh smereh.

Pascalova izjava, Na podlagi preučevanja tekočin se uporablja za načrtovanje najrazličnejših hidravličnih naprav, kot so med drugim stiskalnice, dvigala, avtomobilske zavore.

Osnovni koncepti za razumevanje Pascalovega načela

Tlak

Tlak je razmerje med uporabljeno silo na enoto površine. Izmeri se v enotah, kot so Pascal, bar, atmosfera, kilogrami na kvadratni centimeter, psi (funt na kvadratni palec), med drugim. [1]

Tlak je obratno sorazmeren uporabljeni površini ali površini: večja je površina, manjši je tlak, manjša je površina, večji je tlak. Na sliki 2 na primer deluje sila 10 N na noht, katerega konica ima zelo majhno površino, medtem ko enaka sila 10 N deluje na dleto, katerega vrh ima večjo površino kot konica nohta. Ker ima noht zelo majhno konico, se na njegovo konico izvaja vsa sila, ki nanjo izvaja velik pritisk, medtem ko v dletu večja površina omogoča večjo porazdelitev sile in ustvarja manjši pritisk.

Ta učinek lahko opazimo tudi v pesku ali snegu. Če ženska nosi športni čevelj ali čevelj z zelo majhno peto, se ta z zelo drobno petami bolj potopi, saj je vsa njegova teža skoncentrirana na zelo majhnem območju (peta).

Hidrostatični tlak

To je pritisk tekočine, ki miruje na vsako od sten posode, ki vsebuje tekočino. To je zato, ker tekočina dobi obliko posode in ta miruje, zato se zgodi, da na vsako od sten deluje enakomerna sila.

Tekočine

Snov je lahko v trdnem, tekočem, plinastem ali plazemskem stanju. Snov v trdnem stanju ima določeno obliko in prostornino. Tekočine imajo določeno prostornino, ne pa tudi določene oblike, tako da sprejmejo obliko posode, ki jih vsebuje, medtem ko plini nimajo niti določene prostornine niti določene oblike.

Tekočine in plini se štejejo za "tekočine", saj v njih molekule držijo skupaj šibke kohezijske sile, ko so izpostavljene tangencialnim silam, ki jih tečejo in se gibljejo v posodi, ki jih vsebuje. Tekočine so sistemi, ki so v stalnem gibanju.

Trdne snovi prenašajo silo, ki deluje nanjo, medtem ko se v tekočinah in plinih prenaša tlak.

PASKALOV NAČELO

Francoski fizik in matematik Blaise Pascal je različno prispeval v teoriji verjetnosti, matematiki in naravni zgodovini. Najbolj znano je načelo, ki nosi njegovo ime glede vedenja tekočin. [2]

Izjava Pascalovega načela

Pascalovo načelo navaja, da se tlak, ki se izvaja kjer koli v zaprti in nestisljivi tekočini, prenaša enakomerno v vse smeri skozi tekočino, to je tlak v tekočini je konstanten. [3].

Primer Pascalovega načela je razviden iz slike 3. Luknje so bile narejene v posodi in prekrite z zamaški, nato napolnjene z vodo (tekočino) in postavljen pokrov. Ko na pokrov posode deluje sila, je v vodi predstavljen tlak, ki je enak v vse smeri, zaradi česar izstopijo vsi zamaški, ki so bili v luknjah.

Eden njegovih najbolj znanih poskusov je bil Pascalova brizga. Injekcijsko brizgo so napolnili s tekočino in povezali z nekaterimi cevmi. Ko je bil pritisk na bat brizge pritisnjen, se je tekočina dvignila na enako višino v vsaki od epruvet. Tako je bilo ugotovljeno, da se povišanje tlaka tekočine, ki miruje, enakomerno prenaša po celotni prostornini in v vseh smereh. [4].

VLOGE PASKALNEGA NAČELA

Vloge Pascalovo načelo V vsakdanjem življenju jih lahko vidimo v številni hidravlični opremi, kot so hidravlične stiskalnice, dvigala, zavore in dvigalke.

Hidravlična stiskalnica

Hidravlična stiskalnica gre za napravo, ki omogoča ojačanje sil. Princip delovanja, ki temelji na Pascalovem principu, se uporablja v stiskalnicah, dvigalih, zavorah in v številnih hidravličnih napravah.

Sestavljen je iz dveh jeklenk na različnih področjih, napolnjenih z oljem (ali drugo tekočino) in medsebojno povezanih. Obstajata tudi dva bata ali bata, ki se prilegata valjem, tako da sta v stiku s tekočino. [5].

Primer hidravlične stiskalnice je prikazan na sliki 4. Ko na bat manjše površine A1 deluje sila F1, v tekočini nastane tlak, ki se takoj prenese v valje. V batu z večjo površino A2 se pojavi sila F2, veliko večja od tiste, ki je uporabljena, kar je odvisno od razmerij površin A2 / A1.

Vaja 1. Za dviganje avtomobila želite zgraditi hidravlično dvigalko. Kakšno razmerje morajo imeti premeri bata hidravličnega valja, da lahko z uporabo sile 100 N dvigne 2500 kg avtomobila na večji bat? Glej sliko 5.

Rešitev

Pri hidravličnih dvigalih je izpolnjeno Pascalovo načelo, kjer je tlak olja znotraj hidravlične dvigalke enak, vendar se sile "pomnožijo", če imajo bati različna področja. Za določitev razmerja površin batov hidravličnih dvigal:

• Glede na maso avtomobila, ki jo želite dvigniti, 2.500 kg, lahko težo avtomobila določite z Newtonovim drugim zakonom. [6]

Vabimo vas, da si ogledate članek Newtonovi zakoni "enostavno razumljivi"

• Uporablja se Pascalovo načelo, ki izenačuje tlake v batih.
• Razmerje med površino batov se počisti in vrednosti se nadomestijo. Glej sliko 6.

Območje bata mora imeti razmerje 24,52, na primer, če imate majhen bat s polmerom 3 cm (območje A₁= 28,27 cm²), velik bat mora imeti polmer 14,8 cm (območje A₂= 693,18 cm²).

Dvigalo Hidraulic

Hidravlično dvigalo je mehanska naprava za dvigovanje težkih predmetov. Hidravlična dvigala se uporabljajo v številnih avtomobilskih trgovinah za popravila podvozja.

Delovanje hidravličnih dvigal temelji na Pascalovem principu. Dvigala običajno uporabljajo olje za prenos tlaka na bate. Elektromotor aktivira hidravlično črpalko, ki pritiska na bat z najmanjšo površino. V batu z največjo površino se sila "pomnoži", tako da lahko dvigne vozila, ki jih je treba popraviti. Glej sliko 7.

Vaja 2. Poiščite največjo obremenitev, ki jo je mogoče dvigniti s hidravličnim dvigalom, katerega površina najmanjšega bata je 28 cm2, največjega bata pa 1520 cm2, ko je največja sila, ki jo je mogoče uporabiti, 500 N. Glej slika 8.

rešitev:

Ker je Pascalovo načelo pri hidravličnih dvigalih izpolnjeno, bodo tlaki na batih enaki, tako da bomo vedeli največjo silo, ki jo lahko uporabimo na manjši bat, se izračuna največja sila, ki bo delovala na velik bat (F2), prikazano na sliki 9.

Ob poznavanju največje teže (F2), ki jo je mogoče dvigniti, se masa določi po Newtonovem drugem zakonu [6], s čimer se lahko dvignejo vozila do 2766,85 kg. Glej sliko 10. Glede na tabelo na sliki 8 lahko povprečna masa vozil dvigalo dviga le kompaktne avtomobile s povprečno maso 2.500 kg.

Hidravlične zavore

Na vozilih se zavore upočasnijo ali popolnoma ustavijo. Na splošno imajo hidravlične zavore mehanizem, kakršen je prikazan na sliki. S pritiskom na zavorni pedal deluje sila, ki se prenese na bat majhne površine. Priložena sila ustvarja tlak v zavorni tekočini. [7].

V tekočini se tlak prenaša v vse smeri, do drugega bata, kjer se sila ojača. Bat deluje na kolute ali bobne, da zavira pnevmatike vozila.

SKLEPI. \ T

Pascalovo načelo navaja, da je za nestisljive tekočine v mirovanju tlak v tekočini konstanten. Tlak, ki se izvaja kjer koli v zaprti tekočini, se prenaša enako v vse smeri in smeri.

Med aplikacijami Pascalovo načelo Obstaja številna hidravlična oprema, kot so stiskalnice, dvigala, zavore in dvigalke, naprave, ki omogočajo ojačanje sil glede na razmerje med območji v batih naprave.

Ne nehajte pregledovati na naši spletni strani Newtonov zakon, Termodinamična načelaje Bernoullijevo načelo med drugim zelo zanimiv.

REFERENCIJE

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