Paskalio dėsnio supratimas
Kaip veikia hidraulinis domkratas/keltuvas, kai naudojamas automobiliui kelti? Kaip veikia hidrauliniai stabdžiai, kai naudojami automobiliui sulėtinti?
Kaip mokėmės temoje apie skysčio slėgį , kiekvienas skystis daro spaudimą visiems objektams, su kuriais liečiasi. Vanduo, kurį įpilame į stiklinę, daro spaudimą stiklo sienelėms. Panašiai, kai maudomės baseine ar jūros vandenyje, vanduo daro spaudimą visam mūsų kūnui.
Bendras vandens slėgis tam tikrame gylyje, pavyzdžiui, jūros vandens slėgis 200 metrų gylyje, yra atmosferos slėgio, veikiančio jūros paviršių, ir išmatuoto slėgio 200 metrų gylyje suma. Taigi, be viršutinio vandens sluoksnio, spaudžiančio po juo esantį vandenį, yra ir atmosfera, arba oras, spaudžiantis jūros paviršių.
Viršutinio skysčio sluoksnio daromą slėgį galima apibūdinti kaip vidinį slėgį , nes jis atsiranda skysčio viduje, o atmosferos slėgį – kaip išorinį slėgį, nes atmosfera yra atskirta nuo skysčio. Atmosferos slėgis veikia visą skysčio paviršių ir yra perduodamas per visą skystį. Todėl bendrą skysčio slėgį tam tikrame gylyje veikia ne tik viršuje esančio skysčio sluoksnio slėgis, bet ir atmosferos slėgis.
Norėdami geriau suprasti šį paaiškinimą, panagrinėkime skystį inde.
Skysčio slėgis indo apačioje natūraliai yra didesnis nei skysčio slėgis virš jo. Kuo žemiau einate, tuo didesnis skysčio slėgis; ir atvirkščiai, kuo arčiau indo viršaus, tuo mažesnis skysčio slėgis.
Slėgio dydis yra proporcingas ρ gh (ρ = tankis, g = gravitacijos pagreitis ir h = aukštis arba gylis). Kiekviename taške tame pačiame gylyje slėgio dydis yra vienodas. Tai taikoma visiems skysčiams bet kurioje talpykloje ir nepriklauso nuo talpyklos formos.
Jei veikiame išorinį slėgį, pavyzdžiui, spausdami skysčio paviršių, slėgio padidėjimas skystyje visur yra vienodas. Todėl, kai veikiamas išorinis slėgis, kiekviena skysčio dalis gauna vienodą slėgio dalį. Todėl slėgis visada yra vienodas kiekviename taške tame pačiame gylyje. Tai yra Paskalio principas, pasiūlytas ir pavadintas jo įkūrėjo Blezo Paskalio (1623–1662) vardu. Paskalis buvo prancūzų filosofas ir mokslininkas.
Paskalio principas teigia, kad uždarame inde esančiam skysčiui veikiantis slėgis vienodai perduodamas visoms skysčio dalims ir indo sienelėms.
Matematiškai tai galima užrašyti taip:
Informacija:
p = slėgis, F = jėga, A = paviršiaus plotas
Žodis „in“ reiškia daromą spaudimą, o žodis „out“ – perduodamą spaudimą.
Paskalio principo taikymas
Vadovaudamiesi Paskalio principu, žmonės sukūrė keletą įrankių, tiek paprastų, tiek sudėtingų, kad palengvintų gyvenimą. Kai kurie iš jų yra hidrauliniai domkratai, hidrauliniai keltuvai, hidrauliniai stabdžiai ir kita.
Hidraulinis domkratas arba keltuvas
Kaip veikia hidraulinis domkratas arba keltuvas, parodyta paveikslėlyje.
Hidraulinis domkratas susideda iš indo su dviem paviršiais. Abiejuose paviršiuose yra stūmoklis, kurio kairiojo stūmoklio paviršiaus plotas yra mažesnis nei dešiniojo stūmoklio paviršiaus plotas. Stūmoklio paviršiaus plotas yra pritaikytas prie indo paviršiaus ploto. Indas pripildytas skysčiu, pavyzdžiui, tepalu.
Jei stūmoklis, kurio paviršiaus plotas mažas, stumiamas žemyn, kartu su juo nueina ir visa skysčio dalis.
spaudžiamas. Mažo paviršiaus ploto stūmoklio (kairysis paveikslėlis) daromas slėgis perduodamas visoms skysčio dalims. Dėl to skystis spaudžia didesnio paviršiaus ploto stūmoklį (dešinysis paveikslėlis), kol stūmoklis yra stumiamas aukštyn. Spaudžiamo stūmoklio paviršiaus plotas yra mažas, todėl skysčiui spausti reikalinga jėga taip pat yra maža. Tačiau kadangi slėgis (slėgis = jėga / ploto vienetas) perduodamas visame skystyje, maža jėga virsta labai didele jėga, kai skystis spaudžia didelį paviršiaus plotą turintį dešinįjį stūmoklį. Žmonės retai taiko įvesties jėgą didelio paviršiaus ploto stūmokliui, nes tai nenaudinga. Didelio paviršiaus ploto stūmoklio viršuje paprastai dedamas keliamas objektas arba jo dalis (pavyzdžiui, automobilis).
Nenustebkite, jei labai didelės masės automobilį galima lengvai pakelti tiesiog paspaudus vieną iš stūmoklių. Stūmoklio paviršiaus plotas yra labai mažas, todėl mūsų taikoma jėga taip pat yra maža. Tačiau ši maža įvesties jėga gali būti transformuota į labai didelę išėjimo jėgą, jei išėjimo paviršiaus plotas yra labai didelis.
Jei hidraulinis domkratas yra skirtas pakelti labai sunkų automobilį, konstruktorius turi atsižvelgti į automobilio sunkio jėgą ir domkrato keliamąją jėgą. Kuo didesnis keliamo automobilio svoris, tuo didesnis domkrato keliamojo paviršiaus plotas. Mažiausiai hidraulinio domkrato sukuriama jėga turi būti didesnė arba lygi keliamo objekto svoriui.
1 klausimo pavyzdys:
A² = 100 cm²
A² = 250 cm²
F1 = 200 N
Paklausta: F2
Pembahasanas
2 klausimo pavyzdys:
Yra žinoma, kad:
A1 = 100 cm2 = 100 x 10⁻⁴ m2 = 0,01 m2
A² = 250 cm² = 250 x 10⁻⁴ m² = 0,025 m²
Krovinio masė = 200 kg
Alyvos tankis (ρ) = 780 kg/ m³
Naftos kolonėlės aukštis (h) = 2 metrai
Gravitacijos pagreitis (g) = 10 m/ s²
Klausiama: Kokia minimali įėjimo jėga (F), kad apkrova būtų subalansuota (krovinys nejudėtų)?
Jawab :
