ಪ್ಯಾಸ್ಕಲ್ ನಿಯಮವನ್ನು ಅರ್ಥಮಾಡಿಕೊಳ್ಳುವುದು
ಕಾರನ್ನು ಎತ್ತಲು ಹೈಡ್ರಾಲಿಕ್ ಜ್ಯಾಕ್/ಲಿಫ್ಟ್ ಬಳಸಿದಾಗ ಅದು ಹೇಗೆ ಕೆಲಸ ಮಾಡುತ್ತದೆ? ಕಾರನ್ನು ನಿಧಾನಗೊಳಿಸಲು ಹೈಡ್ರಾಲಿಕ್ ಬ್ರೇಕ್ ಬಳಸಿದಾಗ ಅದು ಹೇಗೆ ಕೆಲಸ ಮಾಡುತ್ತದೆ?
ದ್ರವ ಒತ್ತಡದ ವಿಷಯದಲ್ಲಿ ನಾವು ಕಲಿತಂತೆ , ಪ್ರತಿಯೊಂದು ದ್ರವವು ಅದು ಸಂಪರ್ಕಕ್ಕೆ ಬರುವ ಎಲ್ಲಾ ವಸ್ತುಗಳ ಮೇಲೆ ಒತ್ತಡವನ್ನು ಬೀರುತ್ತದೆ. ನಾವು ಗಾಜಿನ ಲೋಟಕ್ಕೆ ಹಾಕುವ ನೀರು ಗಾಜಿನ ಗೋಡೆಗಳ ಮೇಲೆ ಒತ್ತಡವನ್ನು ಬೀರುತ್ತದೆ. ಅದೇ ರೀತಿ, ನಾವು ಈಜುಕೊಳ ಅಥವಾ ಸಮುದ್ರದ ನೀರಿನಲ್ಲಿ ಸ್ನಾನ ಮಾಡುವಾಗ, ನೀರು ನಮ್ಮ ಇಡೀ ದೇಹದ ಮೇಲೆ ಒತ್ತಡವನ್ನು ಬೀರುತ್ತದೆ.
ಒಂದು ನಿರ್ದಿಷ್ಟ ಆಳದಲ್ಲಿ ಒಟ್ಟು ನೀರಿನ ಒತ್ತಡ, ಉದಾಹರಣೆಗೆ 200 ಮೀಟರ್ ಆಳದಲ್ಲಿ ಸಮುದ್ರದ ನೀರಿನ ಒತ್ತಡ, ಸಮುದ್ರದ ಮೇಲ್ಮೈ ಮೇಲೆ ಬೀರುವ ವಾತಾವರಣದ ಒತ್ತಡ ಮತ್ತು 200 ಮೀಟರ್ ಆಳದಲ್ಲಿ ಅಳೆಯಲಾದ ಒತ್ತಡದ ಮೊತ್ತವಾಗಿದೆ . ಆದ್ದರಿಂದ, ನೀರಿನ ಮೇಲಿನ ಪದರವು ಅದರ ಕೆಳಗಿನ ನೀರಿನ ಮೇಲೆ ಒತ್ತಡ ಹೇರುವುದರ ಜೊತೆಗೆ, ಸಮುದ್ರದ ಮೇಲ್ಮೈ ಮೇಲೆ ಒತ್ತಡ ಹೇರುವ ವಾತಾವರಣ ಅಥವಾ ಗಾಳಿಯೂ ಇದೆ.
ಮೇಲಿನ ದ್ರವ ಪದರವು ಬೀರುವ ಒತ್ತಡವನ್ನು ಆಂತರಿಕ ಒತ್ತಡ ಎಂದು ವಿವರಿಸಬಹುದು ಏಕೆಂದರೆ ಅದು ದ್ರವದೊಳಗೆ ಹುಟ್ಟುತ್ತದೆ, ಆದರೆ ವಾತಾವರಣವು ದ್ರವದಿಂದ ಪ್ರತ್ಯೇಕವಾಗಿರುವುದರಿಂದ ವಾತಾವರಣದ ಒತ್ತಡವನ್ನು ಬಾಹ್ಯ ಒತ್ತಡ ಎಂದು ವಿವರಿಸಬಹುದು . ವಾತಾವರಣದ ಒತ್ತಡವು ದ್ರವದ ಸಂಪೂರ್ಣ ಮೇಲ್ಮೈಯಲ್ಲಿ ಕಾರ್ಯನಿರ್ವಹಿಸುತ್ತದೆ ಮತ್ತು ದ್ರವದಾದ್ಯಂತ ಹರಡುತ್ತದೆ. ಆದ್ದರಿಂದ, ನಿರ್ದಿಷ್ಟ ಆಳದಲ್ಲಿನ ಒಟ್ಟು ದ್ರವದ ಒತ್ತಡವು ಮೇಲಿನ ದ್ರವ ಪದರದ ಒತ್ತಡದಿಂದ ಮಾತ್ರವಲ್ಲದೆ ವಾತಾವರಣದ ಒತ್ತಡದಿಂದಲೂ ಪ್ರಭಾವಿತವಾಗಿರುತ್ತದೆ.
ಈ ವಿವರಣೆಯನ್ನು ಚೆನ್ನಾಗಿ ಅರ್ಥಮಾಡಿಕೊಳ್ಳಲು, ಪಾತ್ರೆಯಲ್ಲಿರುವ ದ್ರವವನ್ನು ನೋಡೋಣ.
ಪಾತ್ರೆಯ ಕೆಳಭಾಗದಲ್ಲಿರುವ ದ್ರವದ ಒತ್ತಡವು ಸ್ವಾಭಾವಿಕವಾಗಿ ಅದರ ಮೇಲಿನ ದ್ರವದ ಒತ್ತಡಕ್ಕಿಂತ ಹೆಚ್ಚಾಗಿರುತ್ತದೆ. ನೀವು ಕೆಳಕ್ಕೆ ಹೋದಂತೆ, ದ್ರವದ ಒತ್ತಡ ಹೆಚ್ಚಾಗುತ್ತದೆ; ಇದಕ್ಕೆ ವಿರುದ್ಧವಾಗಿ, ನೀವು ಪಾತ್ರೆಯ ಮೇಲ್ಭಾಗಕ್ಕೆ ಹತ್ತಿರವಾದಂತೆ, ದ್ರವದ ಒತ್ತಡ ಕಡಿಮೆಯಾಗುತ್ತದೆ.
ಒತ್ತಡದ ಪ್ರಮಾಣವು ρ gh ಗೆ ಅನುಪಾತದಲ್ಲಿರುತ್ತದೆ (ρ = ಸಾಂದ್ರತೆ, g = ಗುರುತ್ವಾಕರ್ಷಣೆಯಿಂದಾಗಿ ವೇಗವರ್ಧನೆ ಮತ್ತು h = ಎತ್ತರ ಅಥವಾ ಆಳ). ಒಂದೇ ಆಳದಲ್ಲಿರುವ ಪ್ರತಿಯೊಂದು ಹಂತದಲ್ಲಿಯೂ, ಒತ್ತಡದ ಪ್ರಮಾಣವು ಒಂದೇ ಆಗಿರುತ್ತದೆ. ಇದು ಯಾವುದೇ ಪಾತ್ರೆಯಲ್ಲಿರುವ ಎಲ್ಲಾ ದ್ರವಗಳಿಗೆ ಅನ್ವಯಿಸುತ್ತದೆ ಮತ್ತು ಪಾತ್ರೆಯ ಆಕಾರವನ್ನು ಅವಲಂಬಿಸಿರುವುದಿಲ್ಲ.
ನಾವು ಬಾಹ್ಯ ಒತ್ತಡವನ್ನು ಅನ್ವಯಿಸಿದರೆ, ಉದಾಹರಣೆಗೆ ದ್ರವದ ಮೇಲ್ಮೈ ಮೇಲೆ ಒತ್ತುವ ಮೂಲಕ, ದ್ರವದೊಳಗಿನ ಒತ್ತಡದಲ್ಲಿನ ಹೆಚ್ಚಳವು ಎಲ್ಲೆಡೆ ಒಂದೇ ಆಗಿರುತ್ತದೆ. ಆದ್ದರಿಂದ, ಬಾಹ್ಯ ಒತ್ತಡವನ್ನು ಅನ್ವಯಿಸಿದಾಗ, ದ್ರವದ ಪ್ರತಿಯೊಂದು ಭಾಗವು ಒತ್ತಡದ ಒಂದೇ ಪಾಲನ್ನು ಪಡೆಯುತ್ತದೆ. ಆದ್ದರಿಂದ, ಒತ್ತಡವು ಒಂದೇ ಆಳದಲ್ಲಿ ಪ್ರತಿಯೊಂದು ಹಂತದಲ್ಲಿಯೂ ಯಾವಾಗಲೂ ಒಂದೇ ಆಗಿರುತ್ತದೆ. ಇದು ಪ್ಯಾಸ್ಕಲ್‌ನ ತತ್ವವಾಗಿದ್ದು, ಇದನ್ನು ಅದರ ಸ್ಥಾಪಕ ಬ್ಲೇಸ್ ಪ್ಯಾಸ್ಕಲ್ (1623–1662) ಅವರ ಹೆಸರಿನಲ್ಲಿ ಪ್ರಸ್ತಾಪಿಸಲಾಗಿದೆ ಮತ್ತು ಹೆಸರಿಸಲಾಗಿದೆ. ಪ್ಯಾಸ್ಕಲ್ ಒಬ್ಬ ಫ್ರೆಂಚ್ ತತ್ವಜ್ಞಾನಿ ಮತ್ತು ವಿಜ್ಞಾನಿ.
ಪ್ಯಾಸ್ಕಲ್ ತತ್ವವು, ಮುಚ್ಚಿದ ಪಾತ್ರೆಯಲ್ಲಿರುವ ದ್ರವದ ಮೇಲೆ ಹೇರಿದ ಒತ್ತಡವು ದ್ರವದ ಪ್ರತಿಯೊಂದು ಭಾಗಕ್ಕೂ ಮತ್ತು ಪಾತ್ರೆಯ ಗೋಡೆಗಳಿಗೂ ಸಮಾನವಾಗಿ ಹರಡುತ್ತದೆ ಎಂದು ಹೇಳುತ್ತದೆ.
ಗಣಿತದ ಪ್ರಕಾರ ಇದನ್ನು ಈ ಕೆಳಗಿನಂತೆ ಬರೆಯಬಹುದು:
ಮಾಹಿತಿ :
p = ಒತ್ತಡ, F = ಬಲ, A = ಮೇಲ್ಮೈ ವಿಸ್ತೀರ್ಣ
"ಇನ್" ಪದವು ಅನ್ವಯಿಸಲಾಗುವ ಒತ್ತಡವನ್ನು ಪ್ರತಿನಿಧಿಸುತ್ತದೆ, ಆದರೆ "ಇನ್" ಪದವು ರವಾನಿಸಲಾಗುವ ಒತ್ತಡವನ್ನು ಪ್ರತಿನಿಧಿಸುತ್ತದೆ.
ಪ್ಯಾಸ್ಕಲ್ ತತ್ವದ ಅನ್ವಯ
ಪ್ಯಾಸ್ಕಲ್ ತತ್ವದಿಂದ ಮಾರ್ಗದರ್ಶಿಸಲ್ಪಟ್ಟ ಮಾನವರು ಜೀವನವನ್ನು ಸುಲಭಗೊಳಿಸಲು ಸರಳ ಮತ್ತು ಅತ್ಯಾಧುನಿಕ ಎರಡೂ ಸಾಧನಗಳನ್ನು ಅಭಿವೃದ್ಧಿಪಡಿಸಿದ್ದಾರೆ. ಇವುಗಳಲ್ಲಿ ಕೆಲವು ಹೈಡ್ರಾಲಿಕ್ ಜ್ಯಾಕ್‌ಗಳು, ಹೈಡ್ರಾಲಿಕ್ ಲಿಫ್ಟ್‌ಗಳು, ಹೈಡ್ರಾಲಿಕ್ ಬ್ರೇಕ್‌ಗಳು ಮತ್ತು ಇನ್ನೂ ಹೆಚ್ಚಿನವು ಸೇರಿವೆ.
ಹೈಡ್ರಾಲಿಕ್ ಜ್ಯಾಕ್ ಅಥವಾ ಲಿಫ್ಟ್
ಹೈಡ್ರಾಲಿಕ್ ಜ್ಯಾಕ್ ಅಥವಾ ಲಿಫ್ಟ್ ಹೇಗೆ ಕೆಲಸ ಮಾಡುತ್ತದೆ ಎಂಬುದನ್ನು ಚಿತ್ರದಲ್ಲಿ ತೋರಿಸಲಾಗಿದೆ.
ಒಂದು ಹೈಡ್ರಾಲಿಕ್ ಜ್ಯಾಕ್ ಎರಡು ಮೇಲ್ಮೈಗಳನ್ನು ಹೊಂದಿರುವ ಪಾತ್ರೆಯನ್ನು ಒಳಗೊಂಡಿದೆ. ಎರಡೂ ಮೇಲ್ಮೈಗಳಲ್ಲಿ ಪಿಸ್ಟನ್ ಇದೆ, ಎಡಭಾಗದಲ್ಲಿರುವ ಪಿಸ್ಟನ್‌ನ ಮೇಲ್ಮೈ ವಿಸ್ತೀರ್ಣವು ಬಲಭಾಗದಲ್ಲಿರುವ ಪಿಸ್ಟನ್‌ನ ಮೇಲ್ಮೈ ವಿಸ್ತೀರ್ಣಕ್ಕಿಂತ ಚಿಕ್ಕದಾಗಿದೆ. ಪಿಸ್ಟನ್‌ನ ಮೇಲ್ಮೈ ವಿಸ್ತೀರ್ಣವನ್ನು ಹಡಗಿನ ಮೇಲ್ಮೈ ವಿಸ್ತೀರ್ಣಕ್ಕೆ ಸರಿಹೊಂದಿಸಲಾಗುತ್ತದೆ. ಪಾತ್ರೆಯು ಲೂಬ್ರಿಕಂಟ್‌ನಂತಹ ದ್ರವದಿಂದ ತುಂಬಿರುತ್ತದೆ.
ಸಣ್ಣ ಮೇಲ್ಮೈ ವಿಸ್ತೀರ್ಣ ಹೊಂದಿರುವ ಪಿಸ್ಟನ್ ಅನ್ನು ಕೆಳಗೆ ತಳ್ಳಿದರೆ, ದ್ರವದ ಪ್ರತಿಯೊಂದು ಭಾಗವೂ ಅದರೊಂದಿಗೆ ಹೋಗುತ್ತದೆ.
ಒತ್ತಲಾಗುತ್ತದೆ. ಸಣ್ಣ ಮೇಲ್ಮೈ ವಿಸ್ತೀರ್ಣವನ್ನು ಹೊಂದಿರುವ ಪಿಸ್ಟನ್ (ಎಡ ಚಿತ್ರ) ಬೀರುವ ಒತ್ತಡದ ಪ್ರಮಾಣವು ದ್ರವದ ಎಲ್ಲಾ ಭಾಗಗಳಿಗೆ ಹರಡುತ್ತದೆ. ಪರಿಣಾಮವಾಗಿ, ಪಿಸ್ಟನ್ ಅನ್ನು ಮೇಲಕ್ಕೆ ತಳ್ಳುವವರೆಗೆ ದ್ರವವು ದೊಡ್ಡ ಮೇಲ್ಮೈ ವಿಸ್ತೀರ್ಣವನ್ನು ಹೊಂದಿರುವ ಪಿಸ್ಟನ್ ಮೇಲೆ (ಬಲ ಚಿತ್ರ) ಒತ್ತುತ್ತದೆ. ಒತ್ತುವ ಪಿಸ್ಟನ್‌ನ ಮೇಲ್ಮೈ ವಿಸ್ತೀರ್ಣವು ಚಿಕ್ಕದಾಗಿದೆ, ಆದ್ದರಿಂದ ದ್ರವವನ್ನು ಒತ್ತಲು ಅಗತ್ಯವಿರುವ ಬಲವೂ ಚಿಕ್ಕದಾಗಿದೆ. ಆದರೆ ಒತ್ತಡ (ಒತ್ತಡ = ಬಲ / ಘಟಕ ಪ್ರದೇಶ) ದ್ರವದಾದ್ಯಂತ ಹರಡುವುದರಿಂದ, ದ್ರವವು ದೊಡ್ಡ ಮೇಲ್ಮೈ ವಿಸ್ತೀರ್ಣವನ್ನು ಹೊಂದಿರುವ ಬಲಭಾಗದಲ್ಲಿರುವ ಪಿಸ್ಟನ್ ಮೇಲೆ ಒತ್ತಿದಾಗ ಸಣ್ಣ ಬಲವು ಬಹಳ ದೊಡ್ಡ ಬಲವಾಗಿ ಬದಲಾಗುತ್ತದೆ. ದೊಡ್ಡ ಮೇಲ್ಮೈ ವಿಸ್ತೀರ್ಣವನ್ನು ಹೊಂದಿರುವ ಪಿಸ್ಟನ್‌ಗೆ ಜನರು ಇನ್‌ಪುಟ್ ಬಲವನ್ನು ಅನ್ವಯಿಸುವುದು ಅಪರೂಪ, ಏಕೆಂದರೆ ಅದು ಲಾಭದಾಯಕವಲ್ಲ. ದೊಡ್ಡ ಮೇಲ್ಮೈ ವಿಸ್ತೀರ್ಣವನ್ನು ಹೊಂದಿರುವ ಪಿಸ್ಟನ್‌ನ ಮೇಲ್ಭಾಗದಲ್ಲಿ, ಎತ್ತಬೇಕಾದ ವಸ್ತು ಅಥವಾ ವಸ್ತುವಿನ ಭಾಗವನ್ನು (ಉದಾಹರಣೆಗೆ, ಕಾರು) ಸಾಮಾನ್ಯವಾಗಿ ಇರಿಸಲಾಗುತ್ತದೆ.
ಒಂದು ಪಿಸ್ಟನ್ ಅನ್ನು ಒತ್ತುವ ಮೂಲಕ ತುಂಬಾ ದೊಡ್ಡ ದ್ರವ್ಯರಾಶಿಯನ್ನು ಹೊಂದಿರುವ ಕಾರನ್ನು ಸುಲಭವಾಗಿ ಎತ್ತಬಹುದಾದರೆ ಆಶ್ಚರ್ಯಪಡಬೇಡಿ. ಪಿಸ್ಟನ್‌ನ ಮೇಲ್ಮೈ ವಿಸ್ತೀರ್ಣ ತುಂಬಾ ಚಿಕ್ಕದಾಗಿದೆ, ಆದ್ದರಿಂದ ನಾವು ಅನ್ವಯಿಸುವ ಬಲವೂ ಚಿಕ್ಕದಾಗಿದೆ. ಆದಾಗ್ಯೂ, ಔಟ್‌ಪುಟ್ ಮೇಲ್ಮೈ ವಿಸ್ತೀರ್ಣವು ತುಂಬಾ ದೊಡ್ಡದಾಗಿದ್ದರೆ ಈ ಸಣ್ಣ ಇನ್‌ಪುಟ್ ಬಲವನ್ನು ಬಹಳ ದೊಡ್ಡ ಔಟ್‌ಪುಟ್ ಬಲವಾಗಿ ಪರಿವರ್ತಿಸಬಹುದು.
ಒಂದು ಹೈಡ್ರಾಲಿಕ್ ಜ್ಯಾಕ್ ಅನ್ನು ತುಂಬಾ ಭಾರವಾದ ಕಾರನ್ನು ಎತ್ತುವಂತೆ ವಿನ್ಯಾಸಗೊಳಿಸಿದ್ದರೆ, ವಿನ್ಯಾಸಕರು ಕಾರಿನ ಗುರುತ್ವಾಕರ್ಷಣೆ ಮತ್ತು ಜ್ಯಾಕ್‌ನ ಔಟ್‌ಪುಟ್ ಬಲವನ್ನು ಪರಿಗಣಿಸಬೇಕಾಗುತ್ತದೆ. ಎತ್ತುವ ಕಾರಿನ ತೂಕ ಹೆಚ್ಚಾದಷ್ಟೂ, ಜ್ಯಾಕ್‌ನ ಔಟ್‌ಪುಟ್ ಮೇಲ್ಮೈ ವಿಸ್ತೀರ್ಣ ಹೆಚ್ಚಾಗುತ್ತದೆ. ಕನಿಷ್ಠ, ಹೈಡ್ರಾಲಿಕ್ ಜ್ಯಾಕ್‌ನಿಂದ ಉತ್ಪತ್ತಿಯಾಗುವ ಔಟ್‌ಪುಟ್ ಬಲವು ಎತ್ತುವ ವಸ್ತುವಿನ ತೂಕಕ್ಕಿಂತ ಹೆಚ್ಚಾಗಿರಬೇಕು ಅಥವಾ ಸಮನಾಗಿರಬೇಕು.
ಉದಾಹರಣೆ ಪ್ರಶ್ನೆ 1:
ಎ 1 = 100 ಸೆಂ.ಮೀ 2
ಎ 2 = 250 ಸೆಂ.ಮೀ 2
ಎಫ್ 1 = 200 ಎನ್
ಕೇಳಿದ್ದು : F 2
ಚರ್ಚೆ
ಉದಾಹರಣೆ ಪ್ರಶ್ನೆ 2:
ಇದು ತಿಳಿದಿದೆ:
ಎ 1 = 100 ಸೆಂ 2 = 100 x 10 -4 ಮೀ 2 = 0,01 ಮೀ 2
ಎ 2 = 250 ಸೆಂ 2 = 250 x 10 -4 ಮೀ 2 = 0,025 ಮೀ 2
ಲೋಡ್ ಮಾಸ್ = 200 ಕೆಜಿ
ತೈಲ ಸಾಂದ್ರತೆ (ρ) = 780 ಕೆಜಿ/ಮೀ 3
ತೈಲ ಕಂಬದ ಎತ್ತರ (h) = 2 ಮೀಟರ್
ಗುರುತ್ವಾಕರ್ಷಣೆಯಿಂದ ಉಂಟಾಗುವ ವೇಗವರ್ಧನೆ (g) = 10 ಮೀ/ಸೆ 2
ಕೇಳಲಾಗಿದೆ: ಲೋಡ್ ಸಮತೋಲನದಲ್ಲಿರಲು (ಲೋಡ್ ಚಲಿಸುವುದಿಲ್ಲ) ಕನಿಷ್ಠ ಇನ್‌ಪುಟ್ ಬಲ (F) ಎಷ್ಟು?
ಉತ್ತರ :
