პასკალის კანონის გაგება
როგორ მუშაობს ჰიდრავლიკური დომკრატი/ლიფტი მანქანის ასაწევად? როგორ მუშაობს ჰიდრავლიკური მუხრუჭები მანქანის შენელებისთვის?
როგორც სითხის წნევის თემაში ვისწავლეთ , ყველა სითხე ზეწოლას ახდენს ყველა ობიექტზე, რომელთანაც შეხებაში შედის. ჭიქაში ჩასმული წყალი ზეწოლას ახდენს ჭიქის კედლებზე. ანალოგიურად, როდესაც საცურაო აუზში ან ზღვის წყალში ვბანაობთ, წყალი ზეწოლას ახდენს მთელ ჩვენს სხეულზე.
მოცემულ სიღრმეზე წყლის მთლიანი წნევა, მაგალითად, ზღვის წყლის წნევა 200 მეტრის სიღრმეზე, წარმოადგენს ზღვის ზედაპირზე მოქმედი ატმოსფერული წნევისა და 200 მეტრის სიღრმეზე გაზომილი წნევის ჯამს . ამრიგად, წყლის ზედა ფენის გარდა, რომელიც ზეწოლას ახდენს მის ქვემოთ მდებარე წყალზე, ასევე არსებობს ატმოსფერო, ანუ ჰაერი, რომელიც ზეწოლას ახდენს ზღვის ზედაპირზე.
ზემოთ მოცემული სითხის ფენის მიერ განხორციელებული წნევა შეიძლება აღიწეროს, როგორც შიდა წნევა , რადგან ის სითხის შიგნით წარმოიშობა, ხოლო ატმოსფერული წნევა შეიძლება აღიწეროს, როგორც გარე წნევა, რადგან ატმოსფერო სითხისგან გამოყოფილია. ატმოსფერული წნევა მოქმედებს სითხის მთელ ზედაპირზე და გადაეცემა მთელ სითხეს. ამრიგად, მოცემულ სიღრმეზე სითხის მთლიან წნევაზე გავლენას ახდენს არა მხოლოდ ზემოთ მოცემული სითხის ფენის წნევა, არამედ ატმოსფერული წნევაც.
ამ ახსნის უკეთ გასაგებად, მოდით განვიხილოთ კონტეინერში არსებული სითხე.
კონტეინერის ფსკერზე სითხის წნევა ბუნებრივად მეტია მის ზემოთ მდებარე სითხის წნევაზე. რაც უფრო დაბლა ჩადიხართ, მით უფრო მაღალია სითხის წნევა; პირიქით, რაც უფრო უახლოვდებით კონტეინერის ზედა ნაწილს, მით უფრო დაბალია სითხის წნევა.
წნევის სიდიდე ρ gh-ის პროპორციულია (ρ = სიმკვრივე, g = გრავიტაციის აჩქარება და h = სიმაღლე ან სიღრმე). ერთი და იგივე სიღრმის ყველა წერტილში წნევის სიდიდე ერთნაირია. ეს ეხება ნებისმიერ კონტეინერში არსებულ ყველა სითხეს და არ არის დამოკიდებული კონტეინერის ფორმაზე.
თუ გარე წნევას გამოვიყენებთ, მაგალითად, სითხის ზედაპირზე დაჭერით, სითხეში წნევის მატება ყველგან ერთნაირია. ამიტომ, როდესაც გარე წნევა გამოიყენება, სითხის ყველა ნაწილი წნევის ერთნაირ წილს იღებს. შესაბამისად, წნევა ყოველთვის ერთნაირია ყველა წერტილში, ერთი და იგივე სიღრმეზე. ეს არის პასკალის პრინციპი, რომელიც შემოთავაზებული და მისი დამფუძნებლის, ბლეზ პასკალის (1623–1662) საპატივცემულოდ დაერქვა. პასკალი ფრანგი ფილოსოფოსი და მეცნიერი იყო.
პასკალის პრინციპი გულისხმობს, რომ დახურულ კონტეინერში სითხეზე მოქმედი წნევა თანაბრად გადაეცემა სითხის ყველა ნაწილს და კონტეინერის კედლებს.
მათემატიკურად, ეს შეიძლება დაიწეროს შემდეგნაირად:
ინფორმაცია:
p = წნევა, F = ძალა, A = ზედაპირის ფართობი
სიტყვა „in“ წარმოადგენს განხორციელებულ ზეწოლას, ხოლო სიტყვა „out“ - გადაცემულ ზეწოლას.
პასკალის პრინციპის გამოყენება
პასკალის პრინციპით ხელმძღვანელობით, ადამიანებმა შეიმუშავეს რამდენიმე ინსტრუმენტი, როგორც მარტივი, ასევე დახვეწილი, რათა ცხოვრება გაემარტივებინათ. ზოგიერთი მათგანი მოიცავს ჰიდრავლიკურ დომკრატებს, ჰიდრავლიკურ ამწეებს, ჰიდრავლიკურ მუხრუჭებს და სხვა.
ჰიდრავლიკური ჯეკი ან ლიფტი
სურათზე ნაჩვენებია, თუ როგორ მუშაობს ჰიდრავლიკური ჯეკი ან ამწევი.
ჰიდრავლიკური დომკრატი შედგება ორი ზედაპირის მქონე ჭურჭლისგან. ორივე ზედაპირზე განთავსებულია დგუში, რომლის ზედაპირის ფართობი მარცხნივ ნაკლებია მარჯვენა დგუშის ზედაპირის ფართობზე. დგუშის ზედაპირის ფართობი მორგებულია ჭურჭლის ზედაპირის ფართობზე. ჭურჭელი ივსება სითხით, მაგალითად, საპოხი საშუალებით.
თუ დგუშს, რომელსაც მცირე ზედაპირის ფართობი აქვს, ქვემოთ დავაწვებით, მაშინ სითხის ყველა ნაწილი მასთან ერთად წავა.
დაჭერილი. მცირე ზედაპირის მქონე დგუშის მიერ განხორციელებული წნევის რაოდენობა (მარცხენა სურათი) გადაეცემა სითხის ყველა ნაწილს. შედეგად, სითხე აწვება უფრო დიდი ზედაპირის მქონე დგუშს (მარჯვენა სურათი) მანამ, სანამ დგუში ზემოთ არ აიწევა. დაჭერილი დგუშის ზედაპირის ფართობი მცირეა, ამიტომ სითხის დასაწნეხად საჭირო ძალაც მცირეა. მაგრამ რადგან წნევა (წნევა = ძალა / ერთეულის ფართობი) გადადის მთელ სითხეში, მცირე ძალა ძალიან დიდ ძალად გარდაიქმნება, როდესაც სითხე აწვება მარჯვნივ მდებარე დგუშს დიდი ზედაპირის მქონე დგუშს. იშვიათია, რომ ადამიანები შეყვანის ძალას მიმართავენ დიდი ზედაპირის მქონე დგუშზე, რადგან ეს მომგებიანი არ არის. დიდი ზედაპირის მქონე დგუშის ზედა ნაწილში, როგორც წესი, თავსდება ასაწევი ობიექტი ან ობიექტის ნაწილი (მაგალითად, მანქანა).
ნუ გაგიკვირდებათ, თუ ძალიან დიდი მასის მქონე მანქანის აწევა მარტივად იქნება შესაძლებელი ერთ-ერთ დგუშზე დაჭერით. დგუშების ზედაპირის ფართობი ძალიან მცირეა, ამიტომ ჩვენს მიერ გამოყენებული ძალაც მცირეა. თუმცა, ეს მცირე შეყვანის ძალა შეიძლება გარდაიქმნას ძალიან დიდ გამოსავალ ძალად, თუ გამოსავლის ზედაპირის ფართობი ძალიან დიდია.
თუ ჰიდრავლიკური დომკრატი ძალიან მძიმე ავტომობილის ასაწევად არის განკუთვნილი, დიზაინერმა უნდა გაითვალისწინოს ავტომობილის გრავიტაცია და დომკრატის გამომავალი ძალა. რაც უფრო დიდია ასაწევი ავტომობილის წონა, მით უფრო დიდია დომკრატის გამომავალი ზედაპირის ფართობი. სულ მცირე, ჰიდრავლიკური დომკრატის მიერ გენერირებული გამომავალი ძალა უნდა იყოს ასაწევი ობიექტის წონის მეტი ან ტოლი.
მაგალითი კითხვა 1:
A 1 = 100 სმ 2
A 2 = 250 სმ 2
F1 = 200 N
კითხვა: F 2
დისკუსია
მაგალითი კითხვა 2:
ცნობილია, რომ:
ა 1 = 100 სმ 2 = 100 x 10 -4 მ 2 = 0,01 მ 2
A 2 = 250 სმ 2 = 250 x 10 -4 მ 2 = 0,025 მ 2
დატვირთვის მასა = 200 კგ
ზეთის სიმკვრივე (ρ) = 780 კგ/მ 3
ნავთობის სვეტის სიმაღლე (სთ) = 2 მეტრი
გრავიტაციის აჩქარება (g) = 10 მ/ წმ²
კითხვა: რა არის მინიმალური შეყვანის ძალა (F), რათა დატვირთვა დაბალანსებული იყოს (ტვირთი არ მოძრაობს)?
პასუხი:
