პასკალის კანონის გაგება
როგორ მუშაობს ჰიდრავლიკური დომკრატი/ლიფტი მანქანის ასაწევად? როგორ მუშაობს ჰიდრავლიკური მუხრუჭები მანქანის შენელებისთვის?
როგორც მთავარ თემაში გავიგეთ სითხის წნევაყველა სითხე ახდენს ზეწოლას ყველა ობიექტზე, რომელთანაც შეხებაში შედის. ჭიქაში მოთავსებული წყალი ახდენს ზეწოლას მინის კედლებზე. ანალოგიურად, როდესაც ჩვენ ვცურავთ საცურაო აუზში ან ზღვის წყალში, წყალი ახდენს ზეწოლას მთელ ჩვენს სხეულზე.
გარკვეულ სიღრმეზე წყლის საერთო წნევა, მაგალითად, 200 მეტრის სიღრმეზე ზღვის წყლის წნევა, ზღვის წყლის ზედაპირზე ატმოსფერული წნევის ჯამია. გაზომილი წნევა 200 მეტრის სიღრმეზე. ამგვარად, წყლის ზედა ფენის გარდა, რომელიც მის ქვემოთ მდებარე წყალს აწვება, ასევე არსებობს ატმოსფერო, ანუ ჰაერი, რომელიც ზღვის ზედაპირს აწვება.
ზემოთ მოცემული სითხის ფენის მიერ გამოწვეული წნევა შეიძლება ჩაითვალოს შიდა წნევა რადგან წნევა თავად სითხის შიგნიდან მოდის, მაშინ როცა შეგვიძლია ვთქვათ, რომ ატმოსფერული წნევა გარე წნევა რადგან ატმოსფერო სითხისგან გამოყოფილია, ატმოსფერული წნევა მოქმედებს სითხის მთელ ზედაპირზე და გადაეცემა მთელ სითხეს. ამიტომ, მოცემულ სიღრმეზე სითხის მთლიან წნევაზე გავლენას ახდენს არა მხოლოდ ზემოთ მდებარე 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:
A1 = 100 სმ2
A2 = 250 სმ2
F1 = 200 ნ
ჰკითხა: ფ2
დისკუსია
მაგალითი კითხვა 2:
ცნობილია, რომ:
A1 = 100 სმ2 = 100 x 10-4 m2 = 0,01 მ2
A2 = 250 სმ2 = 250 x 10-4 m2 = 0,025 მ2
დატვირთვის მასა = 200 კგ
ზეთის სიმკვრივე (ρ) = 780 კგ/მ²3
ნავთობის სვეტის სიმაღლე (სთ) = 2 მეტრი
გრავიტაციის აჩქარება (g) = 10 მ/წმ2
ჰკითხა: რა არის მინიმალური შეყვანის ძალა (F), რათა დატვირთვა დაბალანსებული იყოს (ტვირთი არ მოძრაობს)?
პასუხი:
