Prinsipyo ni Pascal [madaling ipinaliwanag]
Ang Pranses pisiko at matematiko Blaise Pascal (1623-1662), gumawa ng iba't ibang mga kontribusyon sa teorya ng posibilidad, matematika at natural na kasaysayan. Ang pinakakilala ay ang prinsipyo ni Pascal, sa pag-uugali ng mga likido.
Postulate ni Pascal ito ay medyo simple, madaling maunawaan at napaka-kapaki-pakinabang. Sa pamamagitan ng mga eksperimento, nalaman ni Pascal na ang presyon sa mga likido, sa isang estado ng pahinga, ay pare-pareho na nakukuha sa buong dami at sa lahat ng direksyon.
Pahayag ni Pascal, Batay sa pag-aaral ng mga likido, ginagamit ito para sa disenyo ng isang iba't ibang mga kagamitan sa haydroliko tulad ng mga pagpindot, elevator, preno ng kotse, at iba pa.
Pangunahing Konsepto upang maunawaan ang Prinsipyo ni Pascal
Presyon
Ang presyon ay ang ratio ng inilapat na puwersa bawat lugar ng yunit. Sinusukat ito sa mga yunit tulad ng Pascal, bar, kapaligiran, kilo bawat square centimeter, psi (pound bawat square inch), bukod sa iba pa. [1]
Ang presyon baligtad na proporsyonal sa inilapat na ibabaw o lugar: mas malaki ang lugar, mas mababa ang presyon, mas kaunti ang lugar, mas malaki ang presyon. Halimbawa, sa Larawan 2 isang puwersang 10 N ang ipinapataw sa isang kuko na ang dulo ay may napakaliit na lugar, habang ang parehong puwersa ng 10 N ay inilapat sa isang pait na ang dulo ay may mas malaking lugar kaysa sa dulo ng kuko. Dahil ang kuko ay may isang napakaliit na tip, ang lahat ng puwersa ay inilalapat sa dulo nito, na nagbibigay ng malaking presyon dito, habang nasa pait, pinapayagan ng mas malaking lugar ang puwersa na maipamahagi pa, na bumubuo ng mas kaunting presyon.
Ang epekto na ito ay maaari ding sundin sa buhangin o niyebe. Kung ang isang babae ay nagsusuot ng sapatos na pang-isport o isang napakaliit na sapatos na takong, na may isang napakahusay na sapatos na takong mas madalas itong lumubog dahil ang lahat ng bigat nito ay nakatuon sa isang napakaliit na lugar (ang takong).
Presyon ng hydrostatic
Ito ang presyur na ibinibigay ng isang likido na nagpapahinga sa bawat pader ng lalagyan na naglalaman ng likido. Ito ay dahil ang likido ay kumukuha ng hugis ng lalagyan at ito ay nagpapahinga, bilang isang resulta, nangyayari na ang isang pare-parehong puwersa ay kumikilos sa bawat isa sa mga dingding.
Mga likido
Ang bagay ay maaaring nasa isang solid, likido, gas o estado ng plasma. Ang bagay sa isang solidong estado ay may isang tiyak na hugis at dami. Ang mga likido ay may tinukoy na dami, ngunit hindi isang tinukoy na hugis, na gumagamit ng hugis ng lalagyan na naglalaman ng mga ito, habang ang mga gas ay hindi tinukoy na dami o isang tinukoy na hugis.
Ang mga likido at gas ay itinuturing na "likido", dahil, sa mga ito, ang mga molekula ay pinagsama-sama ng mga mahihinang pwersang magkakaugnay, kapag napapailalim sila sa mga puwersang nakakaengganyo ay may posibilidad silang dumaloy, gumagalaw sa lalagyan na naglalaman ng mga ito. Ang mga likido ay mga system na patuloy na gumagalaw.
Ang mga solido ay nagpapadala ng puwersang ipinataw dito, habang sa mga likido at gas na presyon ay naililipat.
PRINSIPYO NG PASCAL
Ang pisisista at matematiko ng Pransya na si Blaise Pascal ay gumawa ng iba't ibang mga kontribusyon sa posibilidad na teorya, matematika, at natural na kasaysayan. Ang pinakakilala ay ang prinsipyo na nagdala ng kanyang pangalan sa pag-uugali ng mga likido. [2]
Pahayag ng Prinsipyo ni Pascal
Prinsipyo ni Pascal isinasaad na ang presyon na ipinataw kahit saan sa isang nakapaloob at hindi maiinip na likido ay naipadala nang pantay sa lahat ng mga direksyon sa buong likido, iyon ay, ang presyon sa buong likido ay pare-pareho. [3].
Ang isang halimbawa ng prinsipyo ni Pascal ay makikita sa Larawan 3. Ang mga butas ay ginawa sa isang lalagyan at tinakpan ng mga corks, pagkatapos ay puno ng tubig (likido) at isang takip ay inilagay. Kapag ang isang puwersa ay inilapat sa takip ng lalagyan, isang presyon ang ipinakita sa tubig na pantay sa lahat ng direksyon, na sanhi ng paglabas ng lahat ng mga corks na nasa mga butas.
Isa sa kanyang pinakakilalang eksperimento ay ang syringe ni Pascal. Ang hiringgilya ay napuno ng isang likido at konektado sa ilang mga tubo, kapag ang presyon ay naipataw sa plunger ng hiringgilya, ang likido ay tumaas sa parehong taas sa bawat tubo. Kaya, natagpuan na ang pagtaas ng presyon ng isang likido na nasa pahinga ay ipinapadala nang pantay sa buong dami at sa lahat ng direksyon. [4].
APPLICATIONS OF THE PASCAL PRINCIPLE
Ang mga aplikasyon ng Prinsipyo ni Pascal Makikita ang mga ito sa pang-araw-araw na buhay sa maraming mga kagamitang haydroliko tulad ng mga haydroliko na pagpindot, hoist, preno at jack.
Pressure ng haydroliko
Ang haydroliko pindutin ito ay isang aparato na nagbibigay-daan upang palakasin ang mga puwersa. Ang prinsipyo ng pagpapatakbo, batay sa prinsipyo ni Pascal, ay ginagamit sa mga pagpindot, elevator, preno, at sa iba't ibang uri ng mga aparatong haydroliko.
Binubuo ito ng dalawang silindro, ng iba't ibang mga lugar, puno ng langis (o iba pang likido) at nakikipag-usap sa bawat isa. Mayroon ding dalawang mga plunger o piston na umaangkop sa mga silindro, upang sila ay makipag-ugnay sa likido. [5].
Ang isang halimbawa ng isang haydroliko pindutin ay ipinapakita sa larawan 4. Kapag ang isang puwersang F1 ay inilalapat sa piston ng mas maliit na lugar A1, isang presyon ang nilikha sa likido na agad na nakukuha sa loob ng mga silindro. Sa piston na may mas malaking lugar A2, isang puwersang F2 ang nararanasan, higit na malaki kaysa sa inilapat na iyon, na nakasalalay sa mga ratio ng mga lugar na A2 / A1.
Pagsasanay 1. Upang maiangat ang isang kotse, nais mong bumuo ng isang haydroliko diyak. Anong ugnayan ang dapat magkaroon ng mga diameter ng mga haydrolikong piston ng piston upang sa pamamagitan ng paglalapat ng lakas na 100 N maaari nitong maiangat ang isang 2500 kg na kotse sa mas malaking piston? Tingnan ang larawan 5.
Solusyon
Sa mga hydraulic jack, natupad ang prinsipyo ni Pascal, kung saan ang presyon ng langis sa loob ng haydroliko na jack ay pareho, ngunit ang mga puwersa ay "pinarami" kapag ang mga piston ay may magkakaibang lugar. Upang matukoy ang ratio ng lugar ng mga hydraulic jack piston:
- Dahil sa dami ng kotse, 2.500 kg, na nais mong iangat, matutukoy mo ang bigat ng kotse gamit ang pangalawang batas ni Newton. [6]
Inaanyayahan ka naming tingnan ang artikulo Ang mga batas ni Newton na "madaling maunawaan"
- Ang prinsipyo ni Pascal ay inilalapat, pinapantay ang mga presyon sa mga piston.
- Ang ugnayan ng lugar ng mga plunger ay nabura at ang mga halaga ay pinalitan. Tingnan ang larawan 6.
Ang mga lugar ng piston ay dapat magkaroon ng isang ratio na 24,52, halimbawa, kung mayroon kang isang maliit na piston na may radius na 3 cm (lugar A1= 28,27 cm2), ang malaking plunger ay dapat magkaroon ng isang radius na 14,8 cm (lugar A2= 693,18 cm2).
Hidraulikong elevator
Ang isang haydroliko na pag-angat ay isang aparato na mekanikal na ginagamit upang maiangat ang mga mabibigat na bagay. Ginagamit ang mga haydroliko na lift sa maraming mga auto shop upang magsagawa ng pag-aayos sa ilalim ng sasakyan.
Ang pagpapatakbo ng mga hydraulic lift ay batay sa prinsipyo ni Pascal. Ang mga elevator ay karaniwang gumagamit ng langis upang maipadala ang presyon sa mga piston. Pinapagana ng isang de-kuryenteng motor ang isang haydroliko na bomba na nagbibigay ng presyon sa piston na may pinakamaliit na lugar. Sa piston na may pinakamalaking lugar, ang puwersa ay "pinarami", na nakakataas ng mga sasakyan upang ayusin. Tingnan ang pigura 7.
Pagsasanay 2. Hanapin ang pinakamataas na karga na maaaring maiangat sa pamamagitan ng isang haydroliko na angat na ang lugar ng pinakamaliit na piston ay 28 cm2, at ang pinakamalaking piston ay 1520 cm2, kung ang maximum na puwersang maaaring mailapat ay 500 N. Tingnan pigura 8.
Solusyon:
Dahil ang prinsipyo ni Pascal ay natupad sa mga hydraulic lifter, ang mga presyon sa mga piston ay magiging pantay, sa gayon ay alam ang maximum na puwersang mailalapat sa mas maliit na piston, ang maximum na puwersa na ibibigay sa malaking piston ay kinakalkula (F2), bilang ipinakita sa pigura 9.
Alam ang maximum na timbang (F2) na maaaring iangat, ang masa ay natutukoy gamit ang pangalawang batas ni Newton [6], sa gayon ang mga sasakyan na tumitimbang ng hanggang 2766,85 kg ay maaaring maiangat. Tingnan ang pigura 10. Ayon sa talahanayan sa pigura 8, ng average na masa ng sasakyan, ang angat ay makakataas lamang ng mga compact car na may average na masa na 2.500 kg.
Mga haydroliko na preno
Ginagamit ang mga preno sa mga sasakyan upang mabagal ang mga ito o ganap na ihinto ang mga ito. Sa pangkalahatan, ang mga haydroliko na preno ay may mekanismo tulad ng ipinakita sa pigura. Ang pagkalumbay sa pedal ng preno ay naglalapat ng isang puwersa na naipadala sa isang maliit na lugar ng piston. Ang inilalapat na puwersa ay lumilikha ng presyon sa loob ng preno na preno. [7].
Sa likido ang presyon ay nakukuha sa lahat ng direksyon, hanggang sa isang pangalawang piston kung saan ang lakas ay pinalakas. Kumikilos ang piston sa mga disc o drum upang ma-preno ang mga gulong ng sasakyan.
Konklusyon
Prinsipyo ni Pascal ay nagsasaad na, para sa hindi maiinip na mga likido sa pamamahinga, ang presyon ay pare-pareho sa buong likido. Ang presyur na ipinataw kahit saan sa nakapaloob na likido ay naipadala nang pantay sa lahat ng mga direksyon at direksyon.
Kabilang sa mga aplikasyon ng Prinsipyo ni Pascal Mayroong maraming mga kagamitang haydroliko tulad ng mga pagpindot, elevator, preno at jacks, mga aparato na pinapayagan na palakasin ang mga puwersa, ayon sa isang ugnayan ng mga lugar sa mga plunger ng aparato.
Huwag ihinto ang pagsusuri sa aming website ang Batas sa Newton, Mga prinsipyong thermodynamic, Ang Prinsipyo ni Bernoulli bukod sa iba pa napaka-interesante.