പാസ്കൽ തത്വത്തെക്കുറിച്ചുള്ള ലേഖനം
ഒരു കാർ ഉയർത്താൻ ഹൈഡ്രോളിക് ലിഫ്റ്റിന്റെ പ്രവർത്തന തത്വം എങ്ങനെയാണ് ഉപയോഗിക്കുന്നത്? കാറിന്റെ വേഗത കുറയ്ക്കാൻ ഉപയോഗിക്കുമ്പോൾ ഹൈഡ്രോളിക് ബ്രേക്കുകളുടെ പ്രവർത്തന തത്വം എന്താണ്? ഇത് മനസ്സിലാക്കാൻ പാസ്കലിന്റെ തത്വം പഠിക്കുക.
ഓരോ ദ്രാവകവും അതുമായി സമ്പർക്കം പുലർത്തുന്ന എല്ലാ വസ്തുക്കളിലും എപ്പോഴും സമ്മർദ്ദം ചെലുത്തിക്കൊണ്ടിരിക്കും. നമ്മൾ ഗ്ലാസിൽ ഇടുന്ന വെള്ളം ഗ്ലാസ് ഭിത്തിയിൽ സമ്മർദ്ദം ചെലുത്തും. അതുപോലെ, നമ്മൾ ഒരു നീന്തൽക്കുളത്തിലോ കടൽവെള്ളത്തിലോ കുളിക്കുമ്പോൾ, കുളത്തിലെ വെള്ളം അല്ലെങ്കിൽ കടൽവെള്ളം നമ്മുടെ മുഴുവൻ ശരീരത്തിലും സമ്മർദ്ദം ചെലുത്തുന്നു.
ഉദാഹരണത്തിന്, 200 മീറ്റർ ആഴത്തിലുള്ള സമുദ്രജല മർദ്ദം പോലുള്ള ഒരു നിശ്ചിത ആഴത്തിലുള്ള ജലത്തിന്റെ ആകെ മർദ്ദം, 200 മീറ്റർ ആഴത്തിലുള്ള അന്തരീക്ഷമർദ്ദത്തിന്റെയും അളക്കുന്ന മർദ്ദത്തിന്റെയും അളവാണ്. അതിനാൽ, ജല സമ്മർദ്ദത്തിന് പുറമേ.
സമുദ്രജലത്തിന്റെ ഉപരിതലത്തെ അടിച്ചമർത്തുന്ന അന്തരീക്ഷവുമുണ്ട്.
എല്ലാ ദ്രാവക പ്രതലങ്ങളിലും അന്തരീക്ഷമർദ്ദം പ്രവർത്തിക്കുന്നു, മർദ്ദം ദ്രാവകത്തിന്റെ എല്ലാ ഭാഗങ്ങളിലേക്കും വിതരണം ചെയ്യപ്പെടുന്നു. അതിനാൽ, മുകളിലുള്ള ദ്രാവക പാളിയുടെ മർദ്ദം മൂലമുണ്ടാകുന്ന മർദ്ദത്തിന് പുറമേ, ഒരു നിശ്ചിത ആഴത്തിലുള്ള ദ്രാവകത്തിന്റെ മൊത്തം മർദ്ദത്തെയും അന്തരീക്ഷമർദ്ദം ബാധിക്കുന്നു.
ഈ വിശദീകരണം കൂടുതൽ മനസ്സിലാക്കാൻ, ഒരു പാത്രത്തിലെ ദ്രാവകം നമുക്ക് അവലോകനം ചെയ്യാം.
തീർച്ചയായും, കണ്ടെയ്നറിന്റെ അടിയിലുള്ള ദ്രാവക മർദ്ദം മുകളിലുള്ള ദ്രാവകത്തിന്റെ മർദ്ദത്തേക്കാൾ കൂടുതലാണ്. കൂടുതൽ താഴേക്ക് പോകുന്തോറും ദ്രാവകത്തിന്റെ മർദ്ദം കൂടുതലായിരിക്കും, നേരെമറിച്ച്, കണ്ടെയ്നറിന്റെ മുകൾഭാഗത്തോട് അടുക്കുന്തോറും ദ്രാവകത്തിന്റെ മർദ്ദം കുറയും.
മർദ്ദത്തിന്റെ അളവ് ρ gh ന് ആനുപാതികമാണ് (ρ = സാന്ദ്രത, g = ഗുരുത്വാകർഷണ ത്വരണം, h = ഉയരം അല്ലെങ്കിൽ ആഴം). ഒരേ ആഴത്തിലുള്ള ഓരോ ബിന്ദുവിലും, മർദ്ദത്തിന്റെ അളവ് ഒന്നുതന്നെയാണ്. ഏത് പാത്രത്തിലുമുള്ള എല്ലാ ദ്രാവകങ്ങൾക്കും ഇത് ബാധകമാണ്, കൂടാതെ പാത്രത്തിന്റെ ആകൃതിയെ ആശ്രയിക്കുന്നില്ല.
ബാഹ്യമർദ്ദം കൂട്ടിയാൽ, ഉദാഹരണത്തിന് ദ്രാവകത്തിന്റെ ഉപരിതലത്തിൽ അമർത്തുമ്പോൾ, ദ്രാവകത്തിലെ മർദ്ദത്തിലെ വർദ്ധനവ് എല്ലായിടത്തും ഒരുപോലെയാണ്. അതിനാൽ ബാഹ്യമർദ്ദം നൽകിയാൽ, ദ്രാവകത്തിന്റെ ഓരോ ഭാഗത്തിനും ഒരേ അളവിലുള്ള മർദ്ദം ലഭിക്കും. അതിനാൽ, ഒരേ ആഴത്തിലുള്ള എല്ലാ ബിന്ദുവിലും മർദ്ദം എല്ലായ്പ്പോഴും ഒരുപോലെയായിരിക്കും. ഇതാണ് പാസ്കലിന്റെ തത്വം, ബ്ലെയ്സ് പാസ്കലിന്റെ (1623-1662) പേരനുസരിച്ച് ഇത് നാമകരണം ചെയ്യപ്പെട്ടു. പാസ്കൽ ഒരു ഫ്രഞ്ച് തത്ത്വചിന്തകനും ശാസ്ത്രജ്ഞനുമാണ്.
ഒരു ദ്രാവകം അടഞ്ഞ സ്ഥലത്ത് വച്ചാൽ അതിൽ ചെലുത്തുന്ന മർദ്ദം ദ്രാവകത്തിന്റെ ഓരോ ഭാഗത്തേക്കും പാത്രത്തിന്റെ ഭിത്തികളിലേക്കും കൈമാറപ്പെടുമെന്ന് പാസ്കലിന്റെ തത്വം പറയുന്നു.
പാസ്കലിന്റെ തത്വത്തിന്റെ പ്രയോഗം
പാസ്കലിന്റെ തത്വത്തെ അടിസ്ഥാനമാക്കി, ജീവിതം സുഗമമാക്കുന്നതിന് സഹായിക്കുന്നതിനായി മനുഷ്യർ ലളിതവും സങ്കീർണ്ണവുമായ നിരവധി ഉപകരണങ്ങൾ നിർമ്മിച്ചിട്ടുണ്ട്. അവയിൽ ചിലത് ഹൈഡ്രോളിക് ലിഫ്റ്റുകൾ, ഹൈഡ്രോളിക് ബ്രേക്കുകൾ മുതലായവയാണ്.
ഹൈഡ്രോളിക് ലിഫ്റ്റ്
ഹൈഡ്രോളിക് ലിഫ്റ്റിൽ രണ്ട് പ്രതലങ്ങളുള്ള ഒരു പാത്രം അടങ്ങിയിരിക്കുന്നു. രണ്ട് പ്രതലങ്ങളിലും ഒരു പിസ്റ്റൺ ഉണ്ട്, അവിടെ ഇടതുവശത്തുള്ള പിസ്റ്റൺ ഉപരിതല വിസ്തീർണ്ണം വലതുവശത്തുള്ള പിസ്റ്റൺ ഉപരിതല വിസ്തീർണ്ണത്തേക്കാൾ ചെറുതാണ്. പിസ്റ്റൺ ഉപരിതല വിസ്തീർണ്ണം പാത്രത്തിന്റെ ഉപരിതല വിസ്തീർണ്ണവുമായി ക്രമീകരിക്കുന്നു. ലൂബ്രിക്കന്റുകൾ പോലുള്ള ദ്രാവകങ്ങൾ പാത്രങ്ങളിൽ നിറച്ചിരിക്കുന്നു.
ചെറിയ പ്രതല വിസ്തീർണ്ണമുള്ള പിസ്റ്റൺ താഴേക്ക് അമർത്തിയാൽ, ദ്രാവകത്തിന്റെ ഓരോ ഭാഗവും
അമർത്തി താഴേക്ക്. ചെറിയ പ്രതലമുള്ള ഒരു പിസ്റ്റൺ നൽകുന്ന മർദ്ദത്തിന്റെ അളവ് ദ്രാവകത്തിന്റെ എല്ലാ ഭാഗങ്ങളിലേക്കും കൈമാറുന്നു. തൽഫലമായി, പിസ്റ്റൺ മുകളിലേക്ക് തള്ളുന്നതുവരെ ദ്രാവകം പിസ്റ്റണിൽ വലിയ പ്രതല വിസ്തീർണ്ണം അമർത്തുന്നു. അമർത്തി പിസ്റ്റണിന്റെ ഉപരിതല വിസ്തീർണ്ണം ചെറുതായതിനാൽ ദ്രാവകത്തെ അടിച്ചമർത്താൻ ആവശ്യമായ ബലവും ചെറുതാണ്. എന്നാൽ ദ്രാവകത്തിന്റെ എല്ലാ ഭാഗങ്ങളിലും മർദ്ദം തുടരുന്നതിനാൽ, ദ്രാവകം വലതുവശത്തുള്ള വലിയ പ്രതല വിസ്തീർണ്ണമുള്ള പിസ്റ്റണിൽ അമർത്തുമ്പോൾ ചെറിയ ബലം മാറുന്നു. വലിയ പ്രതല വിസ്തീർണ്ണമുള്ള പിസ്റ്റൺ ലാഭകരമല്ലാത്തതിനാൽ ആളുകൾ അപൂർവ്വമായി മാത്രമേ അതിൽ എൻട്രി ഫോഴ്സ് നൽകുന്നുള്ളൂ? വലിയ പ്രതല വിസ്തീർണ്ണമുള്ള പിസ്റ്റണിന്റെ മുകളിൽ സാധാരണയായി ഉയർത്താൻ ആഗ്രഹിക്കുന്ന വസ്തുക്കളോ വസ്തുക്കളോ സ്ഥാപിക്കുന്നു (ഉദാഹരണത്തിന്, ഒരു കാർ).
ഒരു വലിയ പിണ്ഡമുള്ള ഒരു കാർ പിസ്റ്റണുകളിൽ ഒന്ന് അമർത്തിയാൽ എളുപ്പത്തിൽ ഉയർത്താൻ കഴിഞ്ഞാൽ അത്ഭുതപ്പെടേണ്ടതില്ല. പിസ്റ്റണിന്റെ ഉപരിതല വിസ്തീർണ്ണം വളരെ ചെറുതാണ്, അതിനാൽ നമ്മൾ നൽകുന്ന ബലവും ചെറുതാണ്. എന്നിരുന്നാലും, ഔട്ട്പുട്ട് ഉപരിതല വിസ്തീർണ്ണം വലുതാണെങ്കിൽ ചെറിയ ഇൻപുട്ട് ബലം ഒരു വലിയ ഔട്ട്പുട്ട് ബലമായി മാറാം.
ഉദാഹരണ പ്രശ്നം 1:
അറിയപ്പെടുന്നത്:
എ 1 = 100 സെ.മീ 2
എ 2 = 250 സെ.മീ 2
എഫ് 1 = 200 എൻ
ആവശ്യമുണ്ട് : F 2
പരിഹാരം:
ഉദാഹരണ പ്രശ്നം 2:
അറിയപ്പെടുന്നത്:
എ 1 = 100 സെ.മീ 2 = 100 x 10 -4 മീ 2 = 0.01 മീ 2
എ 2 = 250 സെ.മീ 2 = 250 x 10 -4 മീ 2 = 0.025 മീ 2
ഭാരത്തിന്റെ പിണ്ഡം = 200 കി.ഗ്രാം
എണ്ണയുടെ സാന്ദ്രത (ρ) = 780 കിലോഗ്രാം/മീ 3
എണ്ണ നിരയുടെ ഉയരം (h) = 2 മീ.
ഗുരുത്വാകർഷണ ത്വരണം (g) = 10 m/s 2
ആവശ്യമുണ്ട്:
ലോഡ് സന്തുലിതാവസ്ഥയിലാകാൻ (ലോഡ് ചലിക്കുന്നില്ല) ഏറ്റവും കുറഞ്ഞ ഇൻപുട്ട് ഫോഴ്സ് (F) എന്താണ് ?
പരിഹാരം:
