Deall Cyfraith Pascal
Sut mae jac/codi hydrolig yn gweithio pan gaiff ei ddefnyddio i godi car? Sut mae breciau hydrolig yn gweithio pan gaiff ei ddefnyddio i arafu car?
Fel y dysgon ni yn y pwnc Pwysedd Hylif , mae pob hylif yn rhoi pwysau ar bob gwrthrych y mae'n dod i gysylltiad ag ef. Mae dŵr rydyn ni'n ei roi mewn gwydr yn rhoi pwysau ar waliau'r gwydr. Yn yr un modd, pan rydyn ni'n ymdrochi mewn pwll nofio neu ddŵr y môr, mae'r dŵr yn rhoi pwysau ar ein corff cyfan.
Cyfanswm y pwysau dŵr ar ddyfnder penodol, er enghraifft, pwysau dŵr y môr ar ddyfnder o 200 metr, yw swm y pwysau atmosfferig a roddir ar wyneb y môr a'r pwysau a fesurir ar ddyfnder o 200 metr. Felly, yn ogystal â'r haen uchaf o ddŵr yn rhoi pwysau ar y dŵr oddi tano, mae'r atmosffer, neu'r aer, hefyd yn rhoi pwysau ar wyneb y môr.
Gellir disgrifio'r pwysau a roddir gan yr haen hylif uwchben fel pwysau mewnol oherwydd ei fod yn tarddu o fewn yr hylif, tra gellir disgrifio pwysau atmosfferig fel pwysau allanol oherwydd bod yr atmosffer ar wahân i'r hylif. Mae pwysau atmosfferig yn gweithredu ar wyneb cyfan yr hylif ac yn cael ei drosglwyddo drwy'r hylif. Felly, nid yn unig pwysau'r haen hylif uwchben sy'n dylanwadu ar gyfanswm y pwysau hylif ar ddyfnder penodol ond hefyd pwysau atmosfferig.
I ddeall yr esboniad hwn yn well, gadewch i ni edrych ar hylif mewn cynhwysydd.
Mae pwysedd yr hylif ar waelod y cynhwysydd yn naturiol yn fwy na phwysedd yr hylif uwchben. Po isaf yr ewch, y mwyaf yw pwysedd yr hylif; i'r gwrthwyneb, po agosaf yr ewch at ben y cynhwysydd, y lleiaf yw pwysedd yr hylif.
Mae maint y pwysau yn gymesur â ρ gh (ρ = dwysedd, g = cyflymiad oherwydd disgyrchiant a h = uchder neu ddyfnder). Ym mhob pwynt ar yr un dyfnder, mae maint y pwysau yr un peth. Mae hyn yn berthnasol i bob hylif mewn unrhyw gynhwysydd ac nid yw'n dibynnu ar siâp y cynhwysydd.
Os byddwn yn rhoi pwysau allanol, er enghraifft drwy wasgu ar wyneb hylif, mae'r cynnydd mewn pwysau o fewn yr hylif yr un fath ym mhobman. Felly, pan roddir pwysau allanol, mae pob rhan o'r hylif yn derbyn yr un gyfran o bwysau. Felly, mae'r pwysau bob amser yr un fath ym mhob pwynt ar yr un dyfnder. Dyma Egwyddor Pascal, a gynigiwyd ac a enwyd ar ôl ei sylfaenydd, Blaise Pascal (1623–1662). Athronydd a gwyddonydd Ffrengig oedd Pascal.
Mae egwyddor Pascal yn nodi y bydd pwysau a roddir ar hylif mewn cynhwysydd caeedig yn cael ei drosglwyddo'n gyfartal i bob rhan o'r hylif a waliau'r cynhwysydd.
Yn fathemategol gellir ei ysgrifennu fel a ganlyn:
Gwybodaeth:
p = Pwysedd, F = Grym, A = Arwynebedd
Mae'r gair i mewn yn cynrychioli'r pwysau sy'n cael ei roi, tra bod y gair allan yn cynrychioli'r pwysau sy'n cael ei basio ymlaen.
Cymhwyso Egwyddor Pascal
Dan arweiniad egwyddor Pascal, mae bodau dynol wedi datblygu sawl offeryn, syml a soffistigedig, i wneud bywyd yn haws. Mae rhai o'r rhain yn cynnwys jaciau hydrolig, lifftiau hydrolig, breciau hydrolig, a mwy.
Jac neu Godiad Hydrolig
Dangosir sut mae jac neu lifft hydrolig yn gweithio yn y llun.
Mae jac hydrolig yn cynnwys llestr â dau arwyneb. Ar y ddau arwyneb mae piston, gydag arwynebedd y piston ar y chwith yn llai nag arwynebedd y piston ar y dde. Mae arwynebedd y piston wedi'i addasu i arwynebedd y llestr. Mae'r llestr wedi'i lenwi â hylif, fel iraid.
Os caiff y piston, sydd ag arwynebedd bach, ei wthio i lawr, yna mae pob rhan o'r hylif hefyd yn mynd gydag ef.
wedi'i wasgu. Mae faint o bwysau a roddir gan y piston gydag arwynebedd bach (delwedd chwith) yn cael ei drosglwyddo i bob rhan o'r hylif. O ganlyniad, mae'r hylif yn pwyso ar y piston gydag arwynebedd mwy (delwedd dde) nes bod y piston yn cael ei wthio i fyny. Mae arwynebedd y piston sy'n cael ei wasgu yn fach, felly mae'r grym sydd ei angen i wasgu'r hylif hefyd yn fach. Ond oherwydd bod y pwysau (Pwysedd = grym / arwynebedd uned) yn cael ei drosglwyddo drwy'r hylif, mae'r grym bach yn troi'n rym mawr iawn pan fydd yr hylif yn pwyso ar y piston ar y dde gydag arwynebedd mawr. Mae'n brin i bobl roi grym mewnbwn i piston gydag arwynebedd mawr, oherwydd nid yw'n broffidiol. Ar ben y piston gydag arwynebedd mawr, mae'r gwrthrych neu'r rhan o'r gwrthrych i'w godi (er enghraifft, car) fel arfer yn cael ei osod.
Peidiwch â synnu os gellir codi car â màs mawr iawn yn hawdd trwy wasgu un o'r pistonau yn unig. Mae arwynebedd y piston yn fach iawn, felly mae'r grym rydyn ni'n ei gymhwyso hefyd yn fach. Fodd bynnag, gellir trawsnewid y grym mewnbwn bach hwn yn rym allbwn mawr iawn os yw'r arwynebedd allbwn yn fawr iawn.
Os yw jac hydrolig wedi'i gynllunio i godi car trwm iawn, mae angen i'r dylunydd ystyried disgyrchiant y car a grym allbwn y jac. Po fwyaf yw pwysau'r car sy'n cael ei godi, y mwyaf yw arwynebedd allbwn y jac. O leiaf, dylai'r grym allbwn a gynhyrchir gan jac hydrolig fod yn fwy na neu'n hafal i bwysau'r gwrthrych sy'n cael ei godi.
Cwestiwn enghreifftiol 1:
A1 = 100 cm2
A2 = 250 cm2
F1 = 200 N
Gofynnwyd: F 2
Trafodaeth
Cwestiwn enghreifftiol 2:
Mae'n hysbys bod:
A1 = 100 cm2 = 100 x 10-4 m2 = 0,01 m2
A2 = 250 cm2 = 250 x 10-4 m2 = 0,025 m2
Mas llwyth = 200 kg
Dwysedd olew (ρ) = 780 kg/ m³
Uchder colofn olew (h) = 2 fetr
Cyflymiad oherwydd disgyrchiant (g) = 10 m/ s²
Gofynnwyd: Beth yw'r grym mewnbwn lleiaf (F) fel bod y llwyth mewn cydbwysedd (nid yw'r llwyth yn symud)?
Ateb:
