Pascal Prensibi [kolayca açıklanır]

Fransız fizikçi ve matematikçi Blaise Pascal (1623-1662), olasılık, matematik ve doğa tarihi teorisine çeşitli katkılarda bulunmuştur. En iyi bilineni, sıvıların davranışına ilişkin Pascal ilkesidir.

Pascal'ın varsayımı oldukça basit, anlaşılması kolay ve çok kullanışlıdır. Pascal, deneyler yoluyla, sıvılardaki basıncın, bir durgun durumda, hacim boyunca ve her yöne eşit olarak iletildiğini bulur.

Pascal'ın ifadesi, Akışkanların incelenmesine dayanarak, presler, asansörler, araba frenleri gibi çok çeşitli hidrolik ekipmanların tasarımında kullanılır.

Pascal Prensibini Anlamak İçin Temel Kavramlar

basınç

Basınç birim alana uygulanan kuvvetin oranıdır. Diğerlerinin yanı sıra Pascal, bar, atmosfer, santimetre kare başına kilogram, psi (inç kare başına pound) gibi birimlerle ölçülür. [1]

Basınç uygulanan yüzey veya alan ile ters orantılıdır: alan ne kadar büyükse, basınç o kadar az, alan ne kadar küçükse, basınç o kadar büyük olur. Örneğin, Şekil 2'de, ucu çok küçük bir alana sahip bir çiviye 10 N'luk bir kuvvet uygulanırken, ucu çivinin ucundan daha geniş bir alana sahip olan bir keski üzerine aynı 10 N'lik kuvvet uygulanmaktadır. Çivi çok küçük bir uca sahip olduğu için, tüm kuvvet ucuna uygulanır ve üzerine büyük bir baskı uygularken, keskide daha geniş alan kuvvetin daha fazla dağılmasını sağlayarak daha az basınç oluşturur.

Bu etki kumda veya karda da gözlemlenebilir. Bir kadın spor ayakkabı veya çok küçük topuklu ayakkabı giyerse, çok ince topuklu ayakkabı giyerse, tüm ağırlığı çok küçük bir alanda (topuk) toplandığından daha fazla batma eğilimi gösterir.

Hidrostatik basınç

Durgun haldeki bir akışkanın içinde bulunduğu kabın duvarlarının her birine uyguladığı basınçtır. Bunun nedeni, sıvının kabın şeklini alması ve durgun olmasıdır, sonuç olarak, duvarların her birine eşit bir kuvvet etki eder.

Sıvılar

Madde katı, sıvı, gaz veya plazma halinde olabilir. Katı haldeki maddenin belirli bir şekli ve hacmi vardır. Sıvıların belirli bir hacmi vardır, ancak belirli bir şekli yoktur, onları içeren kabın şeklini benimser, gazların ise ne belirli bir hacmi ne de belirli bir şekli vardır.

Sıvılar ve gazlar "akışkanlar" olarak kabul edilir, çünkü bunlarda moleküller zayıf kohezif kuvvetler tarafından bir arada tutulur, teğetsel kuvvetlere maruz kaldıklarında, onları içeren kap içinde hareket ederek akma eğilimi gösterirler. Akışkanlar, sürekli hareket halinde olan sistemlerdir.

Katılar üzerine uygulanan kuvveti iletir, sıvı ve gazlarda ise basınç iletilir.

PASCAL'IN İLKESİ

Fransız fizikçi ve matematikçi Blaise Pascal, olasılık teorisi, matematik ve doğa tarihine çeşitli katkılarda bulundu. En iyi bilineni, akışkanların davranışı üzerine kendi adını taşıyan ilkedir. [2]

Pascal Prensibinin Açıklaması

Pascal ilkesi Kapalı ve sıkıştırılamaz bir akışkanda herhangi bir yere uygulanan basıncın akışkan boyunca her yöne eşit olarak iletildiğini, yani akışkan boyunca basıncın sabit olduğunu belirtir. [3].

Pascal ilkesinin bir örneği Şekil 3'te görülebilir. Bir kapta delikler açılmış ve mantarlarla kapatılmış, daha sonra su (sıvı) ile doldurulmuş ve bir kapak yerleştirilmiştir. Kabın kapağına bir kuvvet uygulandığında, suda her yöne eşit bir basınç oluşur ve deliklerdeki tüm mantarların dışarı çıkmasını sağlar.

En iyi bilinen deneylerinden biri Pascal'ın şırıngasıydı. Şırınga bir sıvı ile dolduruldu ve bazı tüplere bağlandı, şırınganın pistonuna basınç uygulandığında, sıvı tüplerin her birinde aynı yüksekliğe yükseldi. Böylece, durgun haldeki bir sıvının basıncındaki artışın, hacim boyunca ve her yöne eşit olarak iletildiği bulundu. [4].

PASCAL İLKESİ UYGULAMALARI

uygulamaları Pascal'ın prensibi Hidrolik presler, vinçler, frenler ve krikolar gibi çok sayıda hidrolik ekipmanda günlük hayatta görülebilirler.

Hidrolik baskı

hidrolik pres kuvvetlerin yükseltilmesini sağlayan bir cihazdır. Pascal prensibine dayanan çalışma prensibi preslerde, asansörlerde, frenlerde ve çok çeşitli hidrolik cihazlarda kullanılmaktadır.

Farklı alanlardan, yağla (veya başka bir sıvıyla) doldurulmuş ve birbirleriyle iletişim halinde olan iki silindirden oluşur. Silindirlerin içine sıvı ile temas edecek şekilde iki piston veya piston da yerleştirilmiştir. [5].

Hidrolik pres örneği, şekil 4'te gösterilmektedir. Daha küçük A1 alanına sahip pistona bir F1 kuvveti uygulandığında, sıvıda anında silindirlerin içine iletilen bir basınç oluşur. A2 alanı daha geniş olan pistonda, A2 / A2 alanlarının ilişkilerine bağlı olarak uygulanandan çok daha büyük bir F1 kuvveti yaşanır.

Alıştırma 1. Bir arabayı kaldırmak için bir hidrolik kriko yapmak istiyorsunuz. 100 N'luk bir kuvvet uygulayarak 2500 kg'lık bir arabayı daha büyük piston üzerinde kaldırabilmesi için hidrolik piston pistonlarının çapları arasında nasıl bir ilişki olmalıdır? Şekil 5'e bakın.

Çözüm

Hidrolik krikolarda, hidrolik kriko içindeki yağ basıncının aynı olduğu, ancak pistonlar farklı alanlara sahip olduğunda kuvvetlerin “çarpıldığı” Pascal ilkesi yerine getirilir. Hidrolik kriko pistonlarının alan oranını belirlemek için:

• Kaldırmak istediğiniz 2.500 kg'lık arabanın kütlesi verildiğinde, Newton'un ikinci yasasını kullanarak arabanın ağırlığını belirleyin. [6]

Sizi makaleyi görmeye davet ediyoruz Newton yasaları "anlaşılması kolay"

• Pistonlardaki basınçları eşitleyen Pascal ilkesi uygulanır.
• Pistonların alan ilişkisi temizlenir ve değerler değiştirilir. Şekil 6'ya bakın.

Pistonların alanları, örneğin, 24,52 cm yarıçaplı küçük bir pistonunuz varsa (alan A) 3 oranında olmalıdır.₁= 28,27 cm²), büyük pistonun yarıçapı 14,8 cm olmalıdır (alan A₂= 693,18 cm²).

hidrolik asansör

Hidrolik asansör, ağır nesneleri kaldırmak için kullanılan mekanik bir cihazdır. Hidrolik asansörler, araç altı onarımlarını gerçekleştirmek için birçok otomobil mağazasında kullanılmaktadır.

Hidrolik asansörlerin çalışması Pascal prensibine dayanmaktadır. Asansörler genellikle basıncı pistonlara iletmek için yağ kullanır. Bir elektrik motoru, en küçük alana sahip pistona basınç uygulayan bir hidrolik pompayı harekete geçirir. En geniş alana sahip pistonda kuvvet “çarpılır”, tamir edilecek araçları kaldırabilir. Şekil 7'ye bakın.

Alıştırma 2. Uygulanabilecek maksimum kuvvet 28 N olduğunda, en küçük pistonun alanı 2 cm1520 ve en büyük pistonun alanı 2 cm500 olan bir hidrolik kaldırma ile kaldırılabilecek maksimum yükü bulun. Bkz. şekil 8.

çözüm:

Hidrolik kaldırıcılarda Pascal prensibi yerine getirildiğinden, pistonlar üzerindeki basınçlar eşit olacağından, küçük pistona uygulanabilecek maksimum kuvvet bilindiğinden, büyük pistona uygulanacak maksimum kuvvet şu şekilde hesaplanır ( F2). Şekil 9'da gösterilmiştir.

Kaldırılabilecek maksimum ağırlık (F2) bilindiğinde, Newton'un ikinci yasası [6] kullanılarak kütle belirlenir, böylece 2766,85 kg'a kadar olan araçlar kaldırılabilir. Şekil 10'a bakın. Şekil 8'deki ortalama araç kütlelerine ilişkin tabloya göre, asansör yalnızca ortalama 2.500 kg kütleye sahip kompakt arabaları kaldırabilecektir.

Hidrolik frenler

Araçları yavaşlatmak veya tamamen durdurmak için frenler kullanılır. Genel olarak hidrolik frenler şekildeki gibi bir mekanizmaya sahiptir. Fren pedalına basmak, küçük bir alan pistonuna iletilen bir kuvvet uygular. Uygulanan kuvvet, fren hidroliği içinde bir basınç oluşturur. [7].

Sıvıda basınç, kuvvetin yükseltildiği ikinci bir pistona kadar her yöne iletilir. Piston, aracın lastiklerini frenlemek için diskler veya kampanalar üzerinde hareket eder.

SONUÇLAR

Pascal ilkesi Durgun haldeki sıkıştırılamaz akışkanlar için basıncın akışkan boyunca sabit olduğunu belirtir. Kapalı akışkan içinde herhangi bir yere uygulanan basınç, tüm yön ve yönlerde eşit olarak iletilir.

uygulamaları arasında Pascal'ın prensibi Presler, asansörler, frenler ve krikolar gibi çok sayıda hidrolik ekipman, cihazın pistonlarındaki alanların ilişkisine göre kuvvetleri yükseltmeye izin veren cihazlar vardır.

Web sitemizde incelemeyi bırakmayın Newton yasası, termodinamik prensipler, Bernoulli prensibi diğerleri arasında çok ilginç.

referencias

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