Verständnis vum Pascal sengem Gesetz
Wéi funktionéiert en hydraulesche Wagenhiew/Lift wann en benotzt gëtt fir en Auto ze hiewen? Wéi funktionéieren hydraulesch Bremsen wann en Auto verlangsamt gëtt?
Wéi mir am Thema Flëssegkeetsdrock geléiert hunn , übt all Flëssegkeet Drock op all Objeten aus, mat deenen se a Kontakt kënnt. Waasser, dat mir an e Glas ginn, übt Drock op d'Glaswänn aus. Och wann mir an engem Schwammbecken oder Mierwaasser baden, übt d'Waasser Drock op eise ganze Kierper aus.
Den gesamte Waasserdrock an enger bestëmmter Déift, zum Beispill den Drock vum Mierwaasser an enger Déift vun 200 Meter, ass d'Zomm vum Atmosphärendrock, deen op d'Mieruewerfläch ausgeübt gëtt, an dem gemoossenen Drock an enger Déift vun 200 Meter. Also, nieft der ieweschter Waasserschicht, déi Drock op d'Waasser drënner ausübt, gëtt et och d'Atmosphär, oder d'Loft, déi Drock op d'Mieruewerfläch ausübt.
Den Drock, deen vun der Flëssegkeetsschicht uewen ausgeübt gëtt, kann als internen Drock beschriwwe ginn , well en an der Flëssegkeet hierkënnt, während den Atmosphärendrock als externen Drock beschriwwe ka ginn , well d'Atmosphär vun der Flëssegkeet getrennt ass. Den Atmosphärendrock wierkt op déi ganz Uewerfläch vun der Flëssegkeet a gëtt duerch d'Flëssegkeet iwwerdroen. Dofir gëtt den gesamten Flëssegkeetsdrock an enger bestëmmter Déift net nëmmen vum Drock vun der Flëssegkeetsschicht uewen, mä och vum Atmosphärendrock beaflosst.
Fir dës Erklärung besser ze verstoen, kucke mer eis eng Flëssegkeet an engem Behälter un.
Den Drock vun der Flëssegkeet um Buedem vum Behälter ass natierlech méi grouss wéi den Drock vun der Flëssegkeet driwwer. Wat méi déif ee geet, wat méi grouss den Drock vun der Flëssegkeet ass; am Géigendeel, wat méi no ee beim ieweschten Deel vum Behälter kënnt, wat méi niddreg den Drock vun der Flëssegkeet ass.
D'Gréisst vum Drock ass proportional zu ρ gh (ρ = Dicht, g = Schwéierkraaftbeschleunigung an h = Héicht oder Déift). Op all Punkt an der selwechter Déift ass d'Gréisst vum Drock déiselwecht. Dëst gëllt fir all Flëssegkeeten an all Behälter an hänkt net vun der Form vum Behälter of.
Wa mir externen Drock ausüben, zum Beispill andeems mir op d'Uewerfläch vun enger Flëssegkeet drécken, ass den Drockanstieg an der Flëssegkeet iwwerall d'selwecht. Dofir kritt all Deel vun der Flëssegkeet deeselwechten Undeel un Drock, wann externen Drock ausgeübt gëtt. Dofir ass den Drock ëmmer op all Punkt an der selwechter Déift d'selwecht. Dëst ass de Prinzip vum Pascal, proposéiert a benannt no sengem Grënner, dem Blaise Pascal (1623–1662). De Pascal war e franséische Philosoph a Wëssenschaftler.
De Prinzip vum Pascal seet, datt den Drock, deen op eng Flëssegkeet an engem zouenen Behälter ausgeübt gëtt, gläichméisseg op all Deel vun der Flëssegkeet an d'Wänn vum Behälter iwwerdroe gëtt.
Mathematesch kann et wéi follegt geschriwwe ginn:
Informatiounen:
p = Drock, F = Kraaft, A = Uewerfläch
D'Wuert eran representéiert den Drock, deen ausgeübt gëtt, während d'Wuert eraus den Drock representéiert, deen weidergedeelt gëtt.
Uwendung vum Pascal-Prinzip
Geféiert vum Prinzip vum Pascal hunn d'Mënschen eng Rei vun Tools entwéckelt, souwuel einfach wéi och sophistikéiert, fir d'Liewe méi einfach ze maachen. Zu dëse Tools gehéieren hydraulesch Wagenheber, hydraulesch Lifter, hydraulesch Bremsen a méi.
Hydraulesch Jack oder Lift
Wéi en hydraulesche Wagenheber oder Lift funktionéiert, gëtt op der Foto gewisen.
En hydraulesche Wagenwurf besteet aus engem Behälter mat zwou Flächen. Op béide Flächen ass e Kolben, woubei d'Uewerfläch vum Kolben lénks méi kleng ass wéi d'Uewerfläch vum Kolben riets. D'Uewerfläch vum Kolben ass un d'Uewerfläch vum Behälter ugepasst. De Behälter ass mat enger Flëssegkeet gefëllt, wéi zum Beispill engem Schmierstoff.
Wann de Kolben, deen eng kleng Uewerfläch huet, no ënnen gedréckt gëtt, da geet all Deel vun der Flëssegkeet mat.
gedréckt. Den Drock, deen de Kolben mat enger klenger Uewerfläch ausgeübt (lénks Bild), gëtt op all Deeler vun der Flëssegkeet iwwerdroen. Dofir dréckt d'Flëssegkeet op de Kolben mat enger méi grousser Uewerfläch (riets Bild), bis de Kolben no uewe gedréckt gëtt. D'Uewerfläch vum Kolben, deen gedréckt gëtt, ass kleng, sou datt d'Kraaft, déi néideg ass fir d'Flëssegkeet ze drécken, och kleng ass. Mee well den Drock (Drock = Kraaft / Eenheetsfläch) duerch d'Flëssegkeet iwwerdroe gëtt, gëtt déi kleng Kraaft zu enger ganz grousser Kraaft, wann d'Flëssegkeet op de Kolben riets mat enger grousser Uewerfläch dréckt. Et ass rar, datt d'Leit Inputkraaft op e Kolben mat enger grousser Uewerfläch uwenden, well dat net rentabel ass. Uewen um Kolben mat enger grousser Uewerfläch gëtt normalerweis den Objet oder en Deel vum Objet placéiert, deen opgehuewe soll ginn (zum Beispill en Auto).
Sidd net iwwerrascht, wann en Auto mat enger ganz grousser Mass einfach opgehuewe ka ginn, andeems een einfach op ee vun de Kolben dréckt. D'Uewerfläch vum Kolben ass ganz kleng, dofir ass d'Kraaft, déi mir uwenden, och kleng. Dës kleng Inputkraaft kann awer an eng ganz grouss Outputkraaft ëmgewandelt ginn, wann d'Outputfläch ganz grouss ass.
Wann en hydraulesche Wagenhiewel entwéckelt gouf fir en ganz schwéieren Auto ze hiewen, muss den Designer d'Schwéierkraaft vum Auto an d'Ausgangskraaft vum Wagen berücksichtegen. Wat méi grouss d'Gewiicht vum Auto ass, deen gehuewe gëtt, wat méi grouss d'Ausgangsfläch vum Wagen ass. Op d'mannst soll d'Ausgangskraaft, déi vun engem hydraulesche Wagenhiewel generéiert gëtt, méi grouss oder gläich dem Gewiicht vum Objet sinn, deen gehuewe gëtt.
Beispill Fro 1:
A1 = 100 cm2
A2 = 250 cm2
F1 = 200 N
Gefrot: F 2
Diskussioun
Beispill Fro 2:
Et ass bekannt, datt:
A1 = 100 cm² = 100 x 10-4 m² = 0,01 m²
A2 = 250 cm2 = 250 x 10-4 m2 = 0,025 m2
Laaschtmass = 200 kg
Uelegdicht (ρ) = 780 kg/ m³
Héicht vun der Uelegkolonn (h) = 2 Meter
Schwéierkraaftbeschleunigung (g) = 10 m/ s²
Gefrot: Wat ass déi minimal Inputkraaft (F), fir datt d'Laascht am Gläichgewiicht ass (d'Laascht beweegt sech net)?
Äntwert:
