Պասկալի օրենքի ըմբռնումը
Ինչպե՞ս է աշխատում հիդրավլիկ ամորտիզատորը/վերելակը, երբ օգտագործվում է մեքենան բարձրացնելու համար: Ինչպե՞ս են աշխատում հիդրավլիկ արգելակները, երբ օգտագործվում են մեքենան դանդաղեցնելու համար:
Ինչպես սովորեցինք «Հեղուկի ճնշում» թեմայով , յուրաքանչյուր հեղուկ ճնշում է գործադրում բոլոր այն առարկաների վրա, որոնց հետ շփվում է: Բաժակի մեջ լցրած ջուրը ճնշում է գործադրում բաժակի պատերի վրա: Նմանապես, երբ մենք լողանում ենք լողավազանում կամ ծովի ջրում, ջուրը ճնշում է գործադրում մեր ամբողջ մարմնի վրա:
Տրված խորության վրա ջրի ընդհանուր ճնշումը, օրինակ՝ 200 մետր խորության վրա ծովի ջրի ճնշումը, ծովի մակերևույթի վրա գործադրվող մթնոլորտային ճնշման և 200 մետր խորության վրա չափված ճնշման գումարն է ։ Այսպիսով, բացի ջրի վերին շերտից, որը ճնշում է գործադրում իր տակ գտնվող ջրի վրա, գոյություն ունի նաև մթնոլորտ, կամ օդ, որը ճնշում է գործադրում ծովի մակերևույթի վրա։
Վերևի հեղուկի շերտի կողմից գործադրվող ճնշումը կարելի է նկարագրել որպես ներքին ճնշում , քանի որ այն առաջանում է հեղուկի ներսում, մինչդեռ մթնոլորտային ճնշումը կարելի է նկարագրել որպես արտաքին ճնշում, քանի որ մթնոլորտը առանձին է հեղուկից: Մթնոլորտային ճնշումը ազդում է հեղուկի ամբողջ մակերեսի վրա և փոխանցվում է ամբողջ հեղուկին: Հետևաբար, տվյալ խորության վրա հեղուկի ընդհանուր ճնշումը կախված է ոչ միայն վերևի հեղուկի շերտի ճնշումից, այլև մթնոլորտային ճնշումից:
Այս բացատրությունն ավելի լավ հասկանալու համար, եկեք նայենք տարայի մեջ գտնվող հեղուկին։
Տարայի հատակին գտնվող հեղուկի ճնշումը բնականաբար ավելի մեծ է, քան դրա վերևում գտնվող հեղուկի ճնշումը։ Որքան ցածր եք իջնում, այնքան մեծ է հեղուկի ճնշումը. ընդհակառակը, որքան մոտ եք տարայի վերին մասին, այնքան ցածր է հեղուկի ճնշումը։
Ճնշման մեծությունը համեմատական է ρ gh-ին (ρ = խտություն, g = ձգողականության արագացում և h = բարձրություն կամ խորություն): Նույն խորության վրա գտնվող յուրաքանչյուր կետում ճնշման մեծությունը նույնն է: Սա վերաբերում է ցանկացած տարայի բոլոր հեղուկներին և կախված չէ տարայի ձևից:
Եթե մենք կիրառենք արտաքին ճնշում, օրինակ՝ հեղուկի մակերեսին սեղմելով, հեղուկի ներսում ճնշման աճը ամենուրեք նույնն է։ Հետևաբար, երբ կիրառվում է արտաքին ճնշում, հեղուկի յուրաքանչյուր մասը ստանում է ճնշման նույն բաժինը։ Հետևաբար, ճնշումը միշտ նույնն է նույն խորության վրա գտնվող յուրաքանչյուր կետում։ Սա Պասկալի սկզբունքն է, որը առաջարկվել և անվանակոչվել է դրա հիմնադիր Բլեզ Պասկալի (1623–1662) անունով։ Պասկալը ֆրանսիացի փիլիսոփա և գիտնական էր։
Պասկալի սկզբունքը պնդում է, որ փակ տարայի մեջ գտնվող հեղուկի վրա կիրառվող ճնշումը հավասարապես կփոխանցվի հեղուկի բոլոր մասերին և տարայի պատերին։
Մաթեմատիկորեն այն կարելի է գրել հետևյալ կերպ՝
Տեղեկություն:
p = ճնշում, F = ուժ, A = մակերես
«Մուտք» բառը խորհրդանշում է կիրառվող ճնշումը, մինչդեռ «դուրս» բառը՝ փոխանցվող ճնշումը։
Պասկալի սկզբունքի կիրառումը
Առաջնորդվելով Պասկալի սկզբունքով՝ մարդիկ մշակել են մի շարք գործիքներ՝ թե՛ պարզ, թե՛ բարդ, որպեսզի հեշտացնեն կյանքը։ Դրանցից մի քանիսն են հիդրավլիկ ամորտիզատորները, հիդրավլիկ ամբարձիչները, հիդրավլիկ արգելակները և այլն։
Հիդրավլիկ ամբարձիչ կամ վերելակ
Նկարում ցույց է տրված, թե ինչպես է աշխատում հիդրավլիկ ամբարձիչը կամ վերելակը։
Հիդրավլիկ ամորտիզատորը բաղկացած է երկու մակերես ունեցող անոթից։ Երկու մակերեսների վրա էլ տեղադրված է մխոց, որի ձախ կողմում գտնվող մխոցի մակերեսը փոքր է աջ կողմում գտնվող մխոցի մակերեսից։ Մխոցի մակերեսը կարգավորվում է անոթի մակերեսին համապատասխան։ Անոթը լցված է հեղուկով, օրինակ՝ քսանյութով։
Եթե մխոցը, որն ունի փոքր մակերես, մղվում է ներքև, ապա հեղուկի բոլոր մասերը նույնպես գնում են դրա հետ միասին։
սեղմված։ Փոքր մակերեսով մխոցի կողմից գործադրվող ճնշման քանակը (ձախ պատկեր) փոխանցվում է հեղուկի բոլոր մասերին։ Արդյունքում, հեղուկը սեղմում է ավելի մեծ մակերեսով մխոցի վրա (աջ պատկեր) մինչև մխոցը վերև մղվի։ Սեղմվող մխոցի մակերեսը փոքր է, ուստի հեղուկը սեղմելու համար անհրաժեշտ ուժը նույնպես փոքր է։ Սակայն, քանի որ ճնշումը (Ճնշում = ուժ / միավոր մակերես) փոխանցվում է ամբողջ հեղուկով մեկ, փոքր ուժը վերածվում է շատ մեծ ուժի, երբ հեղուկը սեղմում է աջ կողմում գտնվող մեծ մակերեսով մխոցի վրա։ Հազվադեպ է լինում, որ մարդիկ մուտքային ուժ կիրառեն մեծ մակերեսով մխոցի վրա, քանի որ դա շահավետ չէ։ Մեծ մակերեսով մխոցի վերևում սովորաբար տեղադրվում է բարձրացվող առարկան կամ առարկայի մի մասը (օրինակ՝ մեքենա)։
Մի զարմացեք, եթե շատ մեծ զանգված ունեցող մեքենան կարելի է հեշտությամբ բարձրացնել՝ պարզապես սեղմելով մխոցներից մեկը։ Մխոցի մակերեսը շատ փոքր է, ուստի մեր կողմից կիրառվող ուժը նույնպես փոքր է։ Սակայն, այս փոքր մուտքային ուժը կարող է վերածվել շատ մեծ ելքային ուժի, եթե ելքային մակերեսը շատ մեծ է։
Եթե հիդրավլիկ ամորտիզատորը նախատեսված է շատ ծանր մեքենա բարձրացնելու համար, նախագծողը պետք է հաշվի առնի մեքենայի ձգողականության ուժը և ամորտիզատորի ելքային ուժը։ Որքան մեծ է բարձրացվող մեքենայի քաշը, այնքան մեծ է ամորտիզատորի ելքային մակերեսը։ Առնվազն, հիդրավլիկ ամորտիզատորի կողմից առաջացող ելքային ուժը պետք է լինի մեծ կամ հավասար բարձրացվող առարկայի քաշին։
Օրինակ հարց 1:
Ա 1 = 100 սմ 2
Ա 2 = 250 սմ 2
Ֆ 1 = 200 Ն
Հարցրեց՝ F 2
Քննարկում
Օրինակ հարց 2:
Հայտնի է, որ՝
Ա 1 = 100 սմ 2 = 100 x 10 -4 մ 2 = 0,01 մ 2
Ա 2 = 250 սմ 2 = 250 x 10 -4 մ 2 = 0,025 մ 2
Բեռի զանգվածը = 200 կգ
Նավթի խտությունը (ρ) = 780 կգ/ մ³
Նավթի սյան բարձրությունը (ժ) = 2 մետր
Ձգողականության արագացում (g) = 10 մ/ վ²
Հարց՝ Որքա՞ն է նվազագույն մուտքային ուժը (F), որպեսզի բեռը հավասարակշռված լինի (բեռը չշարժվի):
Պատասխան՝
