Razumijevanje Pascalovog zakona
Kako funkcionira hidraulična dizalica/podizalica kada se koristi za podizanje automobila? Kako funkcioniraju hidraulične kočnice kada se koriste za usporavanje automobila?
Kao što smo naučili u glavnoj temi Tlak fluidaSvaka tekućina vrši pritisak na sve predmete s kojima dođe u kontakt. Voda u čaši vrši pritisak na stijenke čaše. Slično tome, kada plivamo u bazenu ili morskoj vodi, voda vrši pritisak na cijelo naše tijelo.
Ukupni tlak vode na određenoj dubini, na primjer tlak morske vode na dubini od 200 metara, zbroj je atmosferskog tlaka koji pritišće površinu morske vode i izmjereni tlak na dubini od 200 metara. Dakle, osim gornjeg sloja vode koji pritiska vodu ispod njega, tu je i atmosfera ili zrak koji pritiska površinu mora.
Može se reći da je tlak uzrokovan slojem fluida iznad unutarnji tlak jer sam tlak dolazi iznutra tekućine, dok možemo reći atmosferski tlak vanjski pritisak Budući da je atmosfera odvojena od fluida, atmosferski tlak djeluje na cijelu površinu fluida i prenosi se kroz fluid. Stoga na ukupni tlak fluida na određenoj dubini utječe ne samo tlak sloja fluida iznad, već i atmosferski tlak.
Da bismo bolje razumjeli ovo objašnjenje, pogledajmo tekućinu u posudi.
Tlak tekućine na dnu posude je prirodno veći od tlaka tekućine iznad nje. Što se niže spuštate, to je tlak tekućine veći; obrnuto, što se više približavate vrhu posude, to je tlak tekućine niži.
Veličina tlaka proporcionalna je ρ gh (ρ = gustoća, g = ubrzanje gravitacije i h = visina ili dubina). U svakoj točki na istoj dubini, veličina tlaka je ista. To se odnosi na sve tekućine u bilo kojoj posudi i ne ovisi o obliku posude.
Ako primijenimo vanjski tlak, na primjer pritiskom na površinu tekućine, porast tlaka unutar tekućine je svugdje isti. Stoga, kada se primijeni vanjski tlak, svaki dio tekućine prima isti udio tlaka. Stoga je tlak uvijek isti u svakoj točki na istoj dubini. To je Pascalov princip, predložen i nazvan po svom osnivaču, Blaiseu Pascalu (1623. – 1662.). Pascal je bio francuski filozof i znanstvenik.
Pascalov princip kaže da će se tlak primijenjen na fluid u zatvorenoj posudi jednako prenositi na svaki dio fluida i stijenke posude.
Matematički se to može zapisati na sljedeći način:
Informacije:
p = Tlak, F = Sila, A = Površina
Riječ "in" predstavlja pritisak koji se primjenjuje, dok riječ "out" predstavlja pritisak koji se prenosi.
Primjena Pascalovog principa
Vođeni Pascalovim principom, ljudi su razvili nekoliko alata, i jednostavnih i sofisticiranih, kako bi olakšali život. Neki od njih uključuju hidraulične dizalice, hidraulične dizalice, hidraulične kočnice i još mnogo toga.
Hidraulična dizalica ili lift
Kako radi hidraulična dizalica ili lift prikazan je na slici.
Hidraulična dizalica sastoji se od posude s dvije površine. Na obje površine nalazi se klip, pri čemu je površina klipa s lijeve strane manja od površine klipa s desne strane. Površina klipa prilagođena je površini posude. Posuda je ispunjena tekućinom, poput maziva.
Ako se klip, koji ima malu površinu, pritisne prema dolje, tada s njim ide i svaki dio tekućine.
pritisnut. Količina tlaka koju vrši klip s malom površinom (lijeva slika) prenosi se na sve dijelove tekućine. Kao rezultat toga, tekućina pritišće klip s većom površinom (desna slika) sve dok se klip ne potisne prema gore. Površina klipa koji se pritišće je mala, pa je i sila potrebna za pritiskivanje tekućine mala. Ali budući da se tlak (tlak = sila / jedinica površine) prenosi kroz cijelu tekućinu, mala sila pretvara se u vrlo veliku silu kada tekućina pritišće klip s desne strane s velikom površinom. Rijetko se događa da ljudi primjenjuju ulaznu silu na klip s velikom površinom, jer to nije isplativo. Na vrhu klipa s velikom površinom obično se postavlja predmet ili dio predmeta koji se podiže (na primjer, automobil).
Nemojte se iznenaditi ako se automobil s vrlo velikom masom može lako podići jednostavnim pritiskom na jedan od klipova. Površina klipa je vrlo mala, pa je i sila koju primjenjujemo mala. Međutim, ta mala ulazna sila može se transformirati u vrlo veliku izlaznu silu ako je izlazna površina vrlo velika.
Ako je hidraulična dizalica dizajnirana za podizanje vrlo teškog automobila, konstruktor mora uzeti u obzir gravitaciju automobila i izlaznu silu dizalice. Što je veća težina automobila koji se podiže, to je veća izlazna površina dizalice. Minimalno, izlazna sila koju generira hidraulična dizalica trebala bi biti veća ili jednaka težini predmeta koji se podiže.
Primjer pitanja 1:
A1 = 100 cm2
A2 = 250 cm2
F1 = 200 N
Pitanje: Ž2
Rasprava
Primjer pitanja 2:
Poznato je da:
A1 = 100 cm2 = 100 x 10-4 m2 = 0,01 m2
A2 = 250 cm2 = 250 x 10-4 m2 = 0,025 m2
Masa tereta = 200 kg
Gustoća ulja (ρ) = 780 kg/m3
Visina stupca ulja (h) = 2 metra
Ubrzanje zbog gravitacije (g) = 10 m/s2
Pitao/la sam: Kolika je minimalna ulazna sila (F) da bi teret bio u ravnoteži (teret se ne pomiče)?
Odgovor:
