Prawo Pascala głosi: „Jeśli ciśnienie zewnętrzne zostanie przyłożone do systemu zamkniętego, ciśnienie w dowolnym punkcie płynu wzrośnie proporcjonalnie do zastosowanego ciśnienia zewnętrznego”.
Czy widziałeś kiedyś, jak warsztat zmienia opony? Jeśli tak, na pewno zobaczysz, że samochód, a nawet ciężarówka jest podnoszony najpierw za pomocą małego narzędzia zwanego podnośnikiem.
Oczywiście pojawia się pytanie, jak podnośnik może podnieść samochód ważący nawet tysiące razy z podnośnika.
Odpowiedź na to pytanie wyjaśnia prawo zwane prawem Pascala. Aby uzyskać więcej szczegółów, spójrzmy dalej na prawo Pascala wraz z przykładem problemu.
Zrozumienie prawa Pascala
W XVI wieku filozof i naukowiec Blaise Pascal ukuł prawo zwane prawem Pascala. To prawo brzmi:
„Jeśli ciśnienie zewnętrzne zostanie przyłożone do systemu zamkniętego, ciśnienie w dowolnym punkcie płynu wzrośnie proporcjonalnie do ciśnienia przyłożonego z zewnątrz”.
Podstawową nauką tego prawa jest ciśnienie, gdzie ciśnienie przyłożone do płynu w układzie zamkniętym będzie równe ciśnieniu opuszczającemu układ.
Dzięki niemu zaczęły wtedy pojawiać się innowacje, zwłaszcza mające na celu przezwyciężenie problemu podnoszenia ciężkiego ładunku. Przykładami są podnośniki, pompy i układy hydrauliczne w hamowaniu.
Formuła
Zanim przejdziemy do równań lub formuł Prawa Pascala, musimy poznać podstawową naukę, a mianowicie ciśnienie. Ogólna definicja ciśnienia to efekt lub siła działająca na powierzchnię. Ogólny wzór równania to:
P = F / A
Gdzie :
P to ciśnienie (Pa)
F to siła (N)
A to efektywna powierzchnia (m2)
Matematyczne równanie prawa Pascala jest bardzo proste, gdzie:
Przeczytaj również: Struktura bakteryjna, funkcje i obrazy [PEŁNY]Enter = Zakończ
Na powyższym obrazku równanie prawa Pascala można zapisać jako:
P1 = P2
F1 / A1 = F2 / A2
Z:
P1: ciśnienie wlotowe (Pa)
P2: ciśnienie wylotowe (Pa)
F1: przyłożona siła (N)
F2: wytworzona siła (N)
A1: powierzchnia przyłożonej siły (m2)
A2: powierzchnia wynikowa (m2)
Ponadto istnieje inny termin używany przy stosowaniu prawa Pascala, który określa się jako korzyść mechaniczną. Ogólnie rzecz biorąc, zaletą mechaniczną jest stosunek między siłą, jaką system może wytworzyć, a siłą, którą należy przyłożyć. Matematycznie przewagę mechaniczną można zapisać:
przewaga mechaniczna = F2 / F1
Jak na przykładzie hydraulicznego podnośnika samochodowego, płyn w układzie będzie zawsze miał taką samą objętość.
Dlatego równanie prawa Pascala można również zapisać jako stosunek objętości wchodzącej i wychodzącej, który:
V1 = V2
lub można zapisać jako
A1.h1 = A2.h2
Gdzie :
V1 = wprowadzona głośność
V2 = głośność, która wychodzi
A1 = obszar sekcji wejściowej
A2 = wyjście z obszaru przekroju
h1 = głębokość wchodzącej sekcji
h2 = wysokość sekcji wyjściowej
Przykład problemów
Poniżej znajduje się kilka przykładów i omówienie problemów związanych ze stosowaniem prawa Pascala, aby łatwiej było zrozumieć.
Przykład 1
Dźwignia hydrauliczna służy do podnoszenia ładunku o wadze 1 tony. Jeśli stosunek między powierzchniami przekroju wynosi 1: 200, jaka jest minimalna siła, jaką należy przyłożyć do dźwigni hydraulicznej?
Odpowiedź:
A1 / A2 = 1: 200
m = 1000 kg, a następnie W = m. g = 1000. 10 = 10000 N
F1 / A1 = F2 / A2
F1 / F2 = A1 / A2
F1 / 10000 = 1/200
F1 = 50 N.
Zatem siła, jaką system musi wykonać, to 50 N.
Przykład 2
Mechaniczna przewaga dźwigni hydraulicznej ma wartość 20. Jeśli ktoś chce podnieść samochód ważący 879 kg, jaką siłę musi zrobić system?
Odpowiedź:
m = 879 kg, następnie W = mg = 879. 10 = 8790 N
wzmocnienie mechaniczne = 20
F2 / F1 = 20
8790 / F1 = 20
F1 = 439,5 N
tak więc siła wywierana na dźwignię wynosi 439,5 N.
Przeczytaj także: 1 rok Ile tygodni? (Od lat do tygodni) Oto odpowiedźPrzykład 3
Dźwignia hydrauliczna ma średnicę tłoka wlotowego 14 cm i średnicę wylotu 42 cm. Jeśli tłok opada na głębokość 10 cm, jaka jest wysokość tłoka, który jest wyciągany?
Odpowiedź:
Tłok ma okrągłą powierzchnię, więc jego powierzchnia jest
A1 = π. r12 = 22/7. (14/2) 2 = 154 cm2
A2 = π. r22 = 22/7. (42/2) 2 = 1386 cm2
h1 = 10 cm
następnie
A1. h1 = A2. h2
154. 10 = 1386. h2
h2 = 1540/1386
h2 = 1,11 cm
Tak więc podniesiony tłok ma wysokość 1,11 cm
Przykład 4
Kompresor z wężem dołączonym do kranu ma średnicę 14mm. Jeśli na końcu węża zamontowany jest rozpylacz z dyszą o średnicy 0,42 mm i gdy sprężarka jest włączona, ciśnienie mierzone jest przy 10 bar. Określić wielkość siły wydmuchu powietrza, która wychodzi z dyszy, jeśli ciśnienie sprężarki nie spada.
Odpowiedź :
Węże i otwory mają okrągły przekrój
Następnie obszar powierzchni otworu jest
A2 = π. r22 = 22/7. (1,4 / 2) 2 = 1,54 mm2
„Pamiętaj, że prawo Pascala wyjaśnia, że ciśnienie na wejściu jest równe ciśnieniu na zewnątrz”.
Tak więc siły powietrzne, które wychodzą, to:
P = F / A
F = P. ZA
F = 10 barów. 1,54 mm2
zmień pasek jednostek na paskale i mm2 na m2
następnie
F = 106 Pa. 1,54 x 10-6 m2
F = 1,54 N.
Zatem wychodząca siła wiatru wynosi 1,54 N.
Miejmy nadzieję, że dyskusja o prawie Pascala może być dla ciebie przydatna.