Article sobre el principi de Pascal
Com funciona un elevador hidràulic per aixecar un cotxe? Quin és el principi de funcionament dels frens hidràulics quan s'utilitzen per reduir la velocitat del cotxe? Si us plau, apreneu el principi de Pascal per entendre-ho.
Tot fluid exerceix sempre pressió sobre tots els objectes que hi estan en contacte. L'aigua que posem al got exercirà pressió sobre la paret del vidre. De la mateixa manera, si ens banyem en una piscina o en aigua de mar, l'aigua de la piscina o l'aigua de mar també exerceix pressió sobre tot el nostre cos.
La pressió total de l'aigua a una certa profunditat, per exemple, la pressió de l'aigua de mar a una profunditat de 200 metres és la quantitat de pressió atmosfèrica i la pressió mesurada a una profunditat de 200 metres. Així doncs, a més de la pressió de l'aigua.
També hi ha l'atmosfera que suprimeix la superfície de l'aigua de mar.
La pressió atmosfèrica actua sobre totes les superfícies del fluid i la pressió es distribueix a totes les parts del fluid. Per tant, la pressió total del fluid a una certa profunditat, a més de la causada per la pressió de la capa de fluid a la part superior, també es veu afectada per la pressió atmosfèrica.
Per entendre millor aquesta explicació, revisem el líquid en un recipient.
La pressió del líquid a la part inferior del recipient és, és clar, més alta que la pressió del líquid a la part superior. Com més cap avall, més alta és la pressió del líquid; al contrari, com més a prop de la superfície superior del recipient, més petita és la pressió del líquid.
La quantitat de pressió és proporcional a ρ gh (ρ = densitat, g = acceleració de la gravetat i h = alçada o profunditat). En cada punt a la mateixa profunditat, la quantitat de pressió és la mateixa. Això s'aplica a tots els líquids de qualsevol recipient i no depèn de la forma del recipient.
Si afegim pressió externa, per exemple prement la superfície del líquid, l'augment de pressió del líquid és el mateix a tot arreu. Per tant, si es dóna pressió externa, cada part del líquid rep la mateixa quantitat de pressió. Per tant, la pressió sempre és la mateixa en cada punt a la mateixa profunditat. Aquest és el Principi de Pascal, iniciat i anomenat segons el nom de Blaise Pascal (1623-1662). Pascal va ser un filòsof i científic francès.
El principi de Pascal estableix que la pressió aplicada a un líquid en un lloc tancat es transmetrà a cada part del fluid i a les parets del recipient.
Aplicació del principi de Pascal
Basant-se en el principi de Pascal, els humans han produït diverses eines, tant simples com sofisticades, per ajudar a fer la vida més fàcil. Algunes d'elles són els ascensors hidràulics, els frens hidràulics, etc.
Ascensor hidràulic
L'elevador hidràulic consisteix en un recipient que té dues superfícies. En ambdues superfícies hi ha un pistó, on la superfície del pistó de l'esquerra és més petita que la superfície del pistó de la dreta. La superfície del pistó s'ajusta a la superfície del recipient. Els recipients s'omplen de líquids, com ara lubricants.
Si es prem el pistó amb una petita superfície, cada part del líquid també
Premut cap avall. La quantitat de pressió aplicada per un pistó amb una superfície petita es transmet a totes les parts del líquid. Com a resultat, el líquid pressiona el pistó amb una superfície més gran fins que el pistó és empès cap amunt. La superfície del pistó pressionat és petita, de manera que la força necessària per suprimir el líquid també és petita. Però com que la pressió continua a totes les parts del líquid, la petita força canvia quan el líquid pressiona el pistó per la dreta amb una superfície gran. Poques vegades la gent aplica una força d'entrada sobre un pistó amb una superfície gran perquè no és rendible? A la part superior del pistó que té una superfície gran se solen col·locar objectes o coses que es volen aixecar (per exemple, un cotxe).
No us estranyeu si un cotxe amb una massa enorme s'aixeca fàcilment només prement un dels pistons. La superfície del pistó és tan petita que la força que hi apliquem també ho és. Tanmateix, la petita força d'entrada pot canviar a una gran força de sortida si la superfície de sortida és gran.
Exemple de problema 1:
Conegut:
A1 = 100 cm2
A2 = 250 cm2
F1 = 200 N
Es busca: F2
Solució:
Exemple de problema 2:
Conegut:
A1 = 100 cm2 = 100 x 10-4 m2 = 0.01 m2
A2 = 250 cm2 = 250 x 10-4 m2 = 0.025 m2
Massa de la càrrega = 200 kg
Densitat de l'oli (ρ) = 780 kg/m3
Alçada de la columna d'oli (h) = 2 m
Acceleració de la gravetat (g) = 10 m/s2
Es busca:
Quin és el mínim entrada força (F) de manera que la càrrega estigui en un estat equilibrat (la càrrega no es mou)?
Solució:
