Artigo sobre o principio de Pascal
Como se emprega o principio de funcionamento dun elevador hidráulico para levantar un coche? Cal é o principio de funcionamento dos freos hidráulicos cando se usan para reducir a velocidade do coche? Aprende o principio de Pascal para entendelo.
Todo fluído exerce sempre presión sobre todos os obxectos que están en contacto con el. A auga que botamos no vaso exercerá presión sobre a parede do vidro. Do mesmo xeito, se nos bañamos nunha piscina ou en auga de mar, a auga da piscina ou a auga de mar tamén exerce presión sobre todo o noso corpo.
A presión total da auga a unha determinada profundidade, por exemplo, a presión da auga do mar a unha profundidade de 200 metros é a cantidade de presión atmosférica e a presión medida a unha profundidade de 200 metros. Entón, ademais da presión da auga.
Tamén existe a atmosfera que suprime a superficie da auga do mar.
A presión atmosférica actúa sobre todas as superficies do fluído e distribúese por todas as partes do mesmo. Polo tanto, a presión total do fluído a unha determinada profundidade, ademais da causada pola presión da capa superior do fluído, tamén se ve afectada pola presión atmosférica.
Para comprender mellor esta explicación, revisemos o líquido nun recipiente.
A presión do líquido no fondo do recipiente é, por suposto, maior que a presión do líquido na parte superior. Canto máis cara abaixo, maior é a presión do líquido; pola contra, canto máis preto da superficie superior do recipiente, menor é a presión do líquido.
A cantidade de presión é proporcional a ρ gh (ρ = densidade, g = aceleración da gravidade e h = altura ou profundidade). En cada punto á mesma profundidade, a cantidade de presión é a mesma. Isto aplícase a todos os líquidos en calquera recipiente e non depende da forma do recipiente.
Se engadimos presión externa, por exemplo premendo a superficie do líquido, o aumento da presión no líquido é o mesmo en todas partes. Entón, se se aplica presión externa, cada parte do líquido recibe a mesma cantidade de presión. Polo tanto, a presión é sempre a mesma en cada punto á mesma profundidade. Este é o Principio de Pascal, iniciado e chamado segundo o nome de Blaise Pascal (1623-1662). Pascal foi un filósofo e científico francés.
O principio de Pascal afirma que a presión aplicada a un líquido nun lugar pechado transmitirase a cada parte do fluído e ás paredes do recipiente.
Aplicación do principio de Pascal
Baseándose no principio de Pascal, os humanos produciron varias ferramentas, tanto sinxelas como sofisticadas, para axudar a facilitar a vida. Algunhas delas son os elevadores hidráulicos, os freos hidráulicos, etc.
Elevador hidráulico
O elevador hidráulico consiste nun recipiente que ten dúas superficies. En ambas superficies hai un pistón, onde a superficie do pistón á esquerda é menor que a superficie do pistón á dereita. A superficie do pistón axústase á superficie do recipiente. Os recipientes énchense de líquidos, como lubricantes.
Se se preme o pistón cunha pequena superficie, cada parte do líquido tamén
Presionado cara abaixo. A cantidade de presión aplicada por un pistón cunha superficie pequena pásase a todas as partes do líquido. Como resultado, o líquido presiona o pistón cunha superficie maior ata que o pistón é empurrado cara arriba. A superficie do pistón presionado é pequena, polo que a forza necesaria para suprimir o líquido tamén o é. Pero debido a que a presión continúa en todas as partes do líquido, a pequena forza cambia cando o líquido presiona o pistón pola dereita cunha superficie grande. É raro que a xente aplique unha forza de entrada sobre un pistón cunha superficie grande porque non sexa rendible? Na parte superior do pistón que ten unha superficie grande adoitan colocarse obxectos ou cousas que se queren levantar (por exemplo, un coche).
Non te sorprendas se un coche cunha masa enorme se levanta facilmente só premendo un dos pistóns. A superficie do pistón é tan pequena que a forza que aplicamos tamén o é. Non obstante, a pequena forza de entrada pode converterse nunha enorme forza de saída se a superficie de saída é grande.
Problema de exemplo 1:
Coñecido:
A² = 100 cm²
A² = 250 cm²
F1 = 200 N
Búscase: F 2
Solución:
Problema de exemplo 2:
Coñecido:
A² = 100 cm² = 100 x 10⁻⁴ m² = 0.01 m²
A² = 250 cm² = 250 x 10⁻⁴ m² = 0.025 m²
Masa da carga = 200 kg
Densidade do aceite (ρ) = 780 kg/ m³
Altura da columna de aceite (h) = 2 m
Aceleración da gravidade (g) = 10 m/ s²
Buscase:
Cal é a forza mínima de entrada (F) para que a carga estea nun estado equilibrado (a carga non se move)?
Solución:
