Verstaan Pascal se Wet
Hoe werk 'n hidrouliese domkrag/hyser wanneer dit gebruik word om 'n motor op te lig? Hoe werk hidrouliese remme wanneer dit gebruik word om 'n motor te vertraag?
Soos ons in die onderwerp van vloeistofdruk geleer het , oefen elke vloeistof druk uit op alle voorwerpe waarmee dit in aanraking kom. Water wat ons in 'n glas sit, oefen druk uit op die wande van die glas. Net so, wanneer ons in 'n swembad of seewater bad, oefen die water druk uit op ons hele liggaam.
Die totale waterdruk op 'n gegewe diepte, byvoorbeeld seewaterdruk op 'n diepte van 200 meter, is die som van die atmosferiese druk wat op die see-oppervlak uitgeoefen word en die gemete druk op 'n diepte van 200 meter. Dus, benewens die boonste laag water wat druk op die water daaronder uitoefen, is daar ook die atmosfeer, of lug, wat druk op die see-oppervlak uitoefen.
Die druk wat deur die vloeistoflaag hierbo uitgeoefen word, kan beskryf word as interne druk omdat dit binne die vloeistof ontstaan, terwyl atmosferiese druk as eksterne druk beskryf kan word omdat die atmosfeer apart van die vloeistof is. Atmosferiese druk werk op die hele oppervlak van die vloeistof in en word deur die vloeistof oorgedra. Daarom word die totale vloeistofdruk op 'n gegewe diepte nie net beïnvloed deur die druk van die vloeistoflaag hierbo nie, maar ook deur atmosferiese druk.
Om hierdie verduideliking beter te verstaan, kom ons kyk na 'n vloeistof in 'n houer.
Die druk van die vloeistof aan die onderkant van die houer is natuurlik groter as die druk van die vloeistof daarbo. Hoe laer jy gaan, hoe groter die druk van die vloeistof; omgekeerd, hoe nader jy aan die bokant van die houer kom, hoe laer die druk van die vloeistof.
Die grootte van die druk is eweredig aan ρ gh (ρ = digtheid, g = versnelling as gevolg van swaartekrag en h = hoogte of diepte). By elke punt op dieselfde diepte is die grootte van die druk dieselfde. Dit geld vir alle vloeistowwe in enige houer en hang nie af van die vorm van die houer nie.
As ons eksterne druk toepas, byvoorbeeld deur op die oppervlak van 'n vloeistof te druk, is die toename in druk binne die vloeistof oral dieselfde. Daarom, wanneer eksterne druk toegepas word, ontvang elke deel van die vloeistof dieselfde deel druk. Daarom is die druk altyd dieselfde op elke punt op dieselfde diepte. Dit is Pascal se Beginsel, voorgestel en vernoem na die stigter daarvan, Blaise Pascal (1623–1662). Pascal was 'n Franse filosoof en wetenskaplike.
Pascal se beginsel bepaal dat druk wat op 'n vloeistof in 'n geslote houer toegepas word, gelykop na elke deel van die vloeistof en die wande van die houer oorgedra sal word.
Wiskundig kan dit soos volg geskryf word:
Inligting:
p = Druk, F = Krag, A = Oppervlakarea
Die woord "in" verteenwoordig die druk wat toegepas word, terwyl die woord "uit" die druk wat oorgedra word, verteenwoordig.
Toepassing van Pascal se Beginsel
Gelei deur Pascal se beginsel, het mense verskeie gereedskap ontwikkel, beide eenvoudig en gesofistikeerd, om die lewe makliker te maak. Sommige hiervan sluit in hidrouliese domkragte, hidrouliese hysers, hidrouliese remme en meer.
Hidrouliese domkrag of hysbak
Hoe 'n hidrouliese domkrag of hysbak werk, word in die prentjie getoon.
'n Hidrouliese domkrag bestaan uit 'n houer met twee oppervlaktes. Op beide oppervlaktes is 'n suier, met die oppervlakte van die suier aan die linkerkant kleiner as die oppervlakte van die suier aan die regterkant. Die oppervlakte van die suier word aangepas by die oppervlakte van die houer. Die houer word gevul met 'n vloeistof, soos 'n smeermiddel.
As die suier, wat 'n klein oppervlakte het, afgedruk word, gaan elke deel van die vloeistof ook daarmee saam.
gedruk. Die hoeveelheid druk wat deur die suier met 'n klein oppervlakarea (linker beeld) uitgeoefen word, word na alle dele van die vloeistof oorgedra. Gevolglik druk die vloeistof op die suier met 'n groter oppervlakarea (regter beeld) totdat die suier opgestoot word. Die oppervlakarea van die suier wat gedruk word, is klein, dus is die krag wat benodig word om die vloeistof te druk ook klein. Maar omdat die druk (Druk = krag / eenheidsoppervlakte) deur die vloeistof oorgedra word, verander die klein krag in 'n baie groot krag wanneer die vloeistof op die suier aan die regterkant met 'n groot oppervlakarea druk. Dit is skaars dat mense insetkrag op 'n suier met 'n groot oppervlakarea toepas, want dit is nie winsgewend nie. Bo-op die suier met 'n groot oppervlakarea word die voorwerp of deel van die voorwerp wat opgelig moet word (byvoorbeeld 'n motor) gewoonlik geplaas.
Moenie verbaas wees as 'n motor met 'n baie groot massa maklik opgelig kan word deur bloot een van die suiers te druk nie. Die suier se oppervlakarea is baie klein, so die krag wat ons toepas is ook klein. Hierdie klein insetkrag kan egter omskep word in 'n baie groot uitsetkrag as die uitsetoppervlakarea baie groot is.
As 'n hidrouliese domkrag ontwerp word om 'n baie swaar motor op te lig, moet die ontwerper die motor se swaartekrag en die domkrag se uitsetkrag in ag neem. Hoe groter die gewig van die motor wat opgelig word, hoe groter die domkrag se uitsetoppervlakte. Ten minste moet die uitsetkrag wat deur 'n hidrouliese domkrag gegenereer word, groter as of gelyk wees aan die gewig van die voorwerp wat opgelig word.
Voorbeeldvraag 1:
A1 = 100 cm2
A2 = 250 cm2
F1 = 10 000 N
Gevra: F 2
Bespreking
Voorbeeldvraag 2:
Dit is bekend dat:
A1 = 100 cm² = 100 x 10-4 m² = 0,01 m²
A2 = 250 cm2 = 250 x 10-4 m2 = 0,025 m2
Laaimassa = 200 kg
Oliedigtheid (ρ) = 780 kg/ m³
Oliekolomhoogte (h) = 2 meter
Versnelling as gevolg van swaartekrag (g) = 10 m/ s²
Gevra: Wat is die minimum insetkrag (F) sodat die las in balans is (die las beweeg nie)?
Antwoord:
