Artikel om Pascals princip
Hvordan fungerer en hydraulisk lift til at løfte en bil? Hvad er funktionsprincippet for hydrauliske bremser, når de bruges til at reducere bilens hastighed? Lær Pascals princip for at forstå dette.
Enhver væske udøver altid tryk på alle genstande, der er i kontakt med den. Vandet, vi putter i glasset, vil udøve tryk på glasvæggen. Ligeledes, hvis vi tager et bad i en swimmingpool eller havvand, udøver poolvandet eller havvandet også tryk på hele vores krop.
Det samlede vandtryk i en bestemt dybde, for eksempel havvandstryk i en dybde på 200 meter, er mængden af atmosfærisk tryk og det målte tryk i en dybde på 200 meter. Så udover vandtrykket.
Der er også atmosfæren, der undertrykker havvandets overflade.
Atmosfærisk tryk virker på alle væskeoverflader, og trykket fordeles til alle dele af væsken. Derfor påvirkes væskens samlede tryk i en bestemt dybde, udover trykket fra væskelaget øverst, også af det atmosfæriske tryk.
For yderligere at forstå denne forklaring, lad os gennemgå væsken i en beholder.
Væsketrykket i bunden af beholderen er naturligvis højere end væsketrykket i toppen. Jo længere nedad, desto højere er væsketrykket, og tværtimod, jo tættere på beholderens overflade, desto mindre er væsketrykket.
Trykket er proportionalt med ρ gh (ρ = densitet, g = tyngdeacceleration og h = højde eller dybde). Ved hvert punkt i samme dybde er trykket det samme. Dette gælder for alle væsker i enhver beholder og afhænger ikke af beholderens form.
Hvis vi tilføjer et udefrakommende tryk, for eksempel ved at trykke på væskens overflade, er trykstigningen i væsken den samme overalt. Så hvis der gives et udefrakommende tryk, får hver del af væsken den samme mængde tryk. Derfor er trykket altid det samme på ethvert punkt i samme dybde. Dette er Pascals princip, der er indledt og navngivet efter Blaise Pascal (1623-1662). Pascal er en fransk filosof og videnskabsmand.
Pascals princip siger, at det tryk, der påføres en væske i et lukket rum, vil blive videresendt til hver del af væsken og beholderens vægge.
Anvendelse af Pascals princip
Baseret på Pascals princip har mennesker produceret adskillige værktøjer, både simple og sofistikerede, for at gøre livet lettere. Nogle af dem er hydrauliske lifte, hydrauliske bremser osv.
Hydraulisk løft
Den hydrauliske lift består af en beholder med to overflader. På begge overflader er der et stempel, hvor stempeloverfladearealet til venstre er mindre end stempeloverfladearealet til højre. Stempeloverfladearealet er tilpasset beholderens overfladeareal. Beholdere fyldes med væsker, såsom smøremidler.
Hvis stemplet med et lille overfladeareal presses ned, vil hver del af væsken også
Presset ned. Den mængde tryk, der gives af et stempel med en lille overflade, overføres til alle dele af væsken. Som følge heraf presser væsken stemplet med et større overfladeareal, indtil stemplet skubbes op. Overfladearealet af det pressede stempel er lille, så den kraft, der er nødvendig for at undertrykke væsken, er også lille. Men fordi trykket fortsætter på alle dele af væsken, ændres den lille kraft, når væsken presser stemplet til højre med et stort overfladeareal. Sjældent giver folk en indtrængningskraft på et stempel med et stort overfladeareal, fordi det ikke er rentabelt? Øverst på stemplet med et stort overfladeareal placeres normalt genstande eller ting, der skal løftes (for eksempel en bil).
Bliv ikke overrasket, hvis en bil med en enorm masse nemt kan løftes blot ved at trykke på et af stemplerne. Stemplets overfladeareal er så lille, at den kraft, vi udløser, også er lille. Den lille indgangskraft kan dog ændres til en enorm udgangskraft, hvis udgangsoverfladearealet er stort.
Eksempel på problem 1:
Kendt:
A1 = 100 cm2
A2 = 250 cm2
F1 = 200 N
Ønskes: F 2
opløsning:
Eksempel på problem 2:
Kendt:
A1 = 100 cm2 = 100 x 10-4 m2 = 0.01 m2
A2 = 250 cm2 = 250 x 10-4 m2 = 0.025 m2
Lastens masse = 200 kg
Oliedens densitet (ρ) = 780 kg/ m³
Højde på oliesøjle (h) = 2 m
Tyngdeaccelerationen (g) = 10 m/ s²
Ønskes:
Hvad er den minimale indgangskraft (F), så lasten er i en afbalanceret tilstand (lasten bevæger sig ikke)?
opløsning:
