የፓስካል ሕግ

የፓስካልን ሕግ መረዳት

መኪና ለማንሳት ጥቅም ላይ ሲውል የሃይድሮሊክ ጃክ/ሊፍት እንዴት ይሰራል? መኪናን ለማዘግየት ጥቅም ላይ ሲውል የሃይድሮሊክ ብሬክስ እንዴት ይሰራል?

በፈሳሽ ግፊት ርዕስ ላይ እንደተማርነው ፣ እያንዳንዱ ፈሳሽ በሚገናኝባቸው ነገሮች ሁሉ ላይ ጫና ይፈጥራል። በመስታወት ውስጥ የምናስገባው ውሃ በመስታወቱ ግድግዳዎች ላይ ጫና ይፈጥራል። በተመሳሳይ፣ በመዋኛ ገንዳ ወይም በባህር ውሃ ውስጥ ስንታጠብ፣ ውሃው በመላው ሰውነታችን ላይ ጫና ይፈጥራል።

ለምሳሌ በ200 ሜትር ጥልቀት ላይ የሚገኘው አጠቃላይ የውሃ ግፊት በባህር ወለል ላይ የሚፈጠረው የከባቢ አየር ግፊት ድምር እና በ 200 ሜትር ጥልቀት ላይ የሚለካው ግፊት ድምር ነው ። ስለዚህ፣ ከውሃው በታች ባለው ውሃ ላይ ከሚፈጥረው የላይኛው ንብርብር በተጨማሪ፣ በባህር ወለል ላይ የሚፈጥረው ከባቢ አየር ወይም አየርም አለ።

ከላይ ያለው የፈሳሽ ንብርብር የሚፈጥረው ግፊት በፈሳሽ ውስጥ ስለሚፈጠር ውስጣዊ ግፊት ተብሎ ሊገለጽ ይችላል ፣ የከባቢ አየር ግፊት ደግሞ ከባቢ አየር ከፈሳሽ የተለየ ስለሆነ ውጫዊ ግፊት ተብሎ ሊገለጽ ይችላል ። የከባቢ አየር ግፊት በፈሳሽው አጠቃላይ ገጽ ላይ ይሠራል እና በፈሳሽ ውስጥ ይተላለፋል። ስለዚህ፣ በተወሰነ ጥልቀት ላይ ያለው አጠቃላይ የፈሳሽ ግፊት ከላይ ባለው የፈሳሽ ንብርብር ግፊት ብቻ ሳይሆን በከባቢ አየር ግፊትም ተጽዕኖ ይደረግበታል።

ይህንን ማብራሪያ በተሻለ ለመረዳት፣ በኮንቴይነር ውስጥ ያለ ፈሳሽ እንመልከት።

በመያዣው ግርጌ ላይ ያለው የፈሳሹ ግፊት በተፈጥሮው ከፍ ካለው ፈሳሽ ግፊት ይበልጣል። ዝቅተኛ በሆነ ቁጥር የፈሳሹ ግፊት ይጨምራል፤ በተቃራኒው ደግሞ ወደ መያዣው አናት በቀረቡ ቁጥር የፈሳሹ ግፊት ይቀንሳል።

የግፊቱ መጠን ከ ρ gh (ρ = ጥግግት፣ g = በስበት ኃይል ምክንያት ፍጥነት መጨመር እና h = ቁመት ወይም ጥልቀት) ጋር ተመጣጣኝ ነው። በተመሳሳይ ጥልቀት በእያንዳንዱ ነጥብ የግፊቱ መጠን ተመሳሳይ ነው። ይህ በማንኛውም መያዣ ውስጥ ላሉ ሁሉም ፈሳሾች ይሠራል እና በመያዣው ቅርፅ ላይ የተመሰረተ አይደለም።

ለምሳሌ በፈሳሽ ወለል ላይ በመጫን ውጫዊ ግፊትን ብንተገብር፣ በፈሳሽ ውስጥ ያለው የግፊት መጨመር በሁሉም ቦታ ተመሳሳይ ነው። ስለዚህ፣ ውጫዊ ግፊት ሲተገበር፣ የፈሳሹ እያንዳንዱ ክፍል ተመሳሳይ የግፊት ድርሻ ይቀበላል። ስለዚህ፣ ግፊቱ ሁልጊዜ በተመሳሳይ ጥልቀት በእያንዳንዱ ነጥብ ላይ ተመሳሳይ ነው። ይህ የፓስካል መርህ ነው፣ የቀረበው እና የተሰየመው በመስራቹ ብሌዝ ፓስካል (1623–1662) ነው። ፓስካል የፈረንሳዊ ፈላስፋ እና ሳይንቲስት ነበር።

የፓስካል መርህ በተዘጋ መያዣ ውስጥ ባለ ፈሳሽ ላይ የሚጫነው ግፊት ወደ እያንዳንዱ የፈሳሹ ክፍል እና ወደ መያዣው ግድግዳዎች በእኩል እንደሚተላለፍ ይገልጻል።

በሂሳብ ደረጃ እንደሚከተለው ሊጻፍ ይችላል፡

መረጃ፡

p = ግፊት፣ F = ኃይል፣ A = የገጽታ ስፋት

በ የሚለው ቃል የሚተገበረውን ግፊት የሚያመለክት ሲሆን፣ ቃሉ ደግሞ የሚተላለፈውን ግፊት የሚያመለክት ነው።

የፓስካልን መርህ ተግባራዊ ማድረግ

በፓስካል መርህ በመመራት፣ ሰዎች ህይወትን ቀላል ለማድረግ ቀላል እና የተራቀቁ በርካታ መሳሪያዎችን አዘጋጅተዋል። ከእነዚህም ውስጥ አንዳንዶቹ የሃይድሮሊክ መሰኪያዎች፣ የሃይድሮሊክ ሊፍት፣ የሃይድሮሊክ ብሬክስ እና ሌሎችንም ያካትታሉ።

የሃይድሮሊክ ጃክ ወይም ሊፍት

የሃይድሮሊክ ጃክ ወይም ማንሻ እንዴት እንደሚሰራ በስዕሉ ላይ ይታያል።

የሃይድሮሊክ መሰኪያ ሁለት ገጽታዎች ያሉት ዕቃ ያካትታል። በሁለቱም ገጽታዎች ላይ ፒስተን አለ፣ በግራ በኩል ያለው የፒስተን ወለል ከቀኝ በኩል ካለው የፒስተን ወለል ስፋት ያነሰ ነው። የፒስተኑ ወለል ስፋት ከመርከቡ ወለል ስፋት ጋር ይስተካከላል። መርከቡ እንደ ቅባት ባለ ፈሳሽ የተሞላ ነው።

ትንሽ የገጽታ ስፋት ያለው ፒስተን ወደ ታች ከተገፋ፣ የፈሳሹ እያንዳንዱ ክፍልም አብሮት ይሄዳል።

ተጭኗል። ፒስተኑ በትንሽ የገጽታ ስፋት (በግራ ምስል) የሚገፋው የግፊት መጠን ወደ ፈሳሹ ሁሉም ክፍሎች ይተላለፋል። በዚህም ምክንያት፣ ፒስተኑ እስኪገፋ ድረስ ፈሳሹ በትልቅ የገጽታ ስፋት (በቀኝ ምስል) ፒስተኑን ይጭናል። የሚጫነው የፒስተን የገጽታ ስፋት ትንሽ ነው፣ ስለዚህ ፈሳሹን ለመጫን የሚያስፈልገው ኃይልም ትንሽ ነው። ነገር ግን ግፊቱ (ግፊት = ኃይል / የክፍል ስፋት) በፈሳሹ ውስጥ ስለሚተላለፍ፣ ፈሳሹ በቀኝ በኩል ባለው ፒስተን ላይ ትልቅ የገጽታ ስፋት ሲጫን ትንሹ ኃይል ወደ በጣም ትልቅ ኃይል ይለወጣል። ሰዎች ትልቅ የገጽታ ስፋት ባለው ፒስተን ላይ የግቤት ኃይልን መተግበር ብርቅ ነው፣ ምክንያቱም ትርፋማ አይደለም። ትልቅ የገጽታ ስፋት ባለው ፒስተን አናት ላይ፣ የሚነሳው ነገር ወይም ክፍል (ለምሳሌ መኪና) ብዙውን ጊዜ ይቀመጣል።

በጣም ትልቅ ክብደት ያለው መኪና አንዱን ፒስተን በመጫን በቀላሉ ማንሳት ቢቻል አትገረሙ። የፒስተኑ የገጽታ ስፋት በጣም ትንሽ ስለሆነ የምንተገብረው ኃይልም ትንሽ ነው። ሆኖም ግን፣ የውጤት ወለል ስፋት በጣም ትልቅ ከሆነ ይህ ትንሽ የግቤት ኃይል ወደ በጣም ትልቅ የውጤት ኃይል ሊለወጥ ይችላል።

የሃይድሮሊክ ጃክ በጣም ከባድ መኪናን ለማንሳት የተነደፈ ከሆነ፣ ዲዛይነሩ የመኪናውን የስበት ኃይል እና የጃኩን የውጤት ኃይል ግምት ውስጥ ማስገባት አለበት። የመኪናው ክብደት በጨመረ ቁጥር የጃኩ የውጤት ወለል ስፋት ይጨምራል። ቢያንስ በሃይድሮሊክ ጃክ የሚፈጠረው የውጤት ኃይል ከሚነሳው ነገር ክብደት የበለጠ ወይም እኩል መሆን አለበት።

ምሳሌ ጥያቄ 1፡

ሀ ₁ = 100 ሴ.ሜ ²

ሀ ₂ = 250 ሴ.ሜ ²

F ₁ = 200 N

ተጠይቋል _{፡ F2}

ውይይት

ምሳሌ ጥያቄ 2፡

እንደሚታወቀው፡-

ሀ ₁ = 100 ሴ.ሜ ² = 100 x 10 ^-4 ሜ ² = 0,01 ሜ ²

ሀ ₂ = 250 ሴ.ሜ ² = 250 x 10 ^-4 ሜ ² = 0,025 ሜ ²

የጭነት ክብደት = 200 ኪ.ግ.

የዘይት ጥግግት (ρ) = 780 ኪ.ግ/ሜ ³

የዘይት አምድ ቁመት (ሰዓት) = 2 ሜትር

በስበት ኃይል ምክንያት የሚፈጠር ፍጥነት (ግ) = 10 ሜ/ሰ ²

ተጠይቋል ፡ ጭነቱ ሚዛኑን እንዲጠብቅ ዝቅተኛው የግቤት ኃይል (F) ስንት ነው (ጭነቱ አይንቀሳቀስም)?

መልስ፡