Prinsip Pascal – masalah dan penyelesaian

Prinsip Pascal – masalah dan penyelesaian

1. Diketahui:

Kawasan A₁ = 10 cm²

Kawasan A₂ = 100 cm²

Daya 2 (F₂) = 100 Newton

Dikehendaki: Daya 1 (F₁)

Penyelesaian:

P = F / A

P = tekanan, F = kekuatan, A = kawasan

P₁ =F₁ / KE₁
P₂ =F₂ / KE₂

P₁ = P₂
F₁ / KE₁ =F₂ / KE₂

F₁ / 10 cm²  = 100 N / 100 sm²

F₁ / 10 = 1 N

F₁ = (10)(1 N)

F₁ = 10 Newton

2. Jika luas A₁ = 0.001 m² dan luas A₂ = 0.1 m² , daya input luaran F₁ = 100 N, maka daya keluaran luaran F₂ ?

Diketahui:

Kawasan A₁ = 0.001 m²

Kawasan A₂ = 0.1 m²

Daya input luaran F₁ = 100 Newton

Dikehendaki : Daya keluaran luaran (F₂)

Penyelesaian:

P₁ = P₂
F₁ / KE₁ =F₂ / KE₂

100 N / 0.001m² = F₂ / 0.1 m²

100 N / 0.001 = F₂ / 0.1

100,000 N = F₂ / 0.1

F₂ = (0.1)(100,000 N)

F₂ = 10,000N

3. Berat kereta = 16,000 N. Berapakah daya input luaran F…

Diketahui:

kereta berat (w) = 16,000 U

Luas B (A_B) = 4000cm² = 4000 / 10,000 m² = 4 / 10 m² = 0.4 m²

Luas A (A_A) = 50cm² = 50 / 10,000 m² = 0.005 m²

Dikehendaki: Daya F

Penyelesaian:

F / A_A = w / A_B

F / 0.005 m² = 16,000 N / 0.4 m²

F / 0.005 = 16,000 N / 0.4

F / 0.005 = 40,000 N

F = (40,000 N)(0.005)

F = 200 Newton

4.

Luas A ialah 60 cm²² dan luas B ialah 4,200 cm²², tentukan daya input luaran bagi F.

Diketahui:

Luas A (A_A) = 60cm²

Luas B (A_B) = 4200cm²

Berat w (w) = 3500 Newton

Dikehendaki: F₁

Penyelesaian:

Daya F dikira menggunakan persamaan Prinsip Pascal :

F₁ / KE₁ =F₂ / KE₂

F₁ / 60 sm² = 3500 U / 4200 cm²

F₁ / 60 = 35 N / 42

F₁ = (60)(35) / 42

F₁ = 2100/42

F₁ = 50 Newton

5. Lif hidraulik itu mempunyai keratan rentas yang besar dan keratan rentas yang kecil. Luas keratan rentas yang besar ialah 20 kali ganda luas keratan rentas yang kecil. Jika pada keratan rentas yang kecil itu diberi daya input sebanyak 25 N, maka tentukan daya output.

Diketahui:

Kawasan keratan rentas kecil (A₁) = A

Luas keratan rentas yang besar (A₂) = 20A

Daya input (F₁) = 25 N

Dikehendaki: Daya keluaran (F₂)

Penyelesaian:

1. Apakah Prinsip Pascal?
   • jawapanPrinsip Pascal menyatakan bahawa sebarang perubahan tekanan yang dikenakan pada mana-mana titik dalam bendalir dihantar tanpa berkurangan ke seluruh bendalir ke semua arah.
2. Bagaimanakah lif hidraulik berfungsi berdasarkan Prinsip Pascal?
   • jawapanDalam lif hidraulik, daya kecil yang dikenakan pada omboh berkawasan kecil menghasilkan tekanan yang dihantar tanpa berkurangan ke omboh berkawasan lebih besar. Ini menghasilkan daya yang lebih besar pada omboh yang lebih besar, membolehkannya mengangkat objek berat.
3. Mengapakah perubahan tekanan tidak berkurangan dalam Prinsip Pascal?
   • jawapanOleh kerana bendalir tidak boleh dimampatkan, apabila tekanan dikenakan pada satu bahagian bendalir, ia tidak boleh dimampatkan, jadi ia memindahkan perubahan tekanan secara seragam ke setiap bahagian bendalir yang lain.
4. Bagaimanakah peningkatan kedalaman mempengaruhi tekanan bendalir, dengan mengambil kira prinsip Pascal?
   • jawapanApabila kedalaman meningkat dalam bendalir, tekanan juga meningkat disebabkan oleh berat bendalir di atas. Ini selaras dengan prinsip Pascal kerana peningkatan tekanan dialami secara seragam pada kedalaman tertentu.
5. Mengapakah telinga kita berbunyi 'pop' ketika naik atau turun dengan cepat di dalam kapal terbang atau menyelam jauh di bawah air?
   • jawapanPerubahan altitud atau kedalaman yang cepat menyebabkan perubahan tekanan yang cepat dalam medium di sekeliling (udara atau air). Telinga kita berbunyi 'pop' sebagai cara untuk menyamakan tekanan dalaman dengan tekanan luaran, selaras dengan Prinsip Pascal.
6. Jika picagari tertutup tanpa gelembung udara ditekan, mengapakah sukar untuk memampatkan bendalir di dalamnya?
   • jawapanBendalir secara praktikalnya tidak boleh dimampatkan. Apabila anda cuba mengurangkan isipadu bendalir di dalam picagari, tekanan meningkat, menentang mampatan, mengikut Prinsip Pascal.
7. Bagaimanakah Prinsip Pascal menjelaskan fenomena empangan pecah jika lubang kecil terbentuk di dasarnya?
   • jawapanDisebabkan oleh berat air, tekanan di dasar empangan adalah tinggi. Bukaan kecil pun membolehkan tekanan tinggi ini dikenakan ke atas struktur di sekelilingnya, yang boleh mengakibatkan kegagalan empangan yang dahsyat.
8. Mengapakah lebih mudah untuk memancutkan cecair daripada botol picit yang hampir penuh berbanding botol yang hampir kosong?
   • jawapanBotol yang penuh mempunyai jumlah cecair yang lebih besar yang, apabila dipicit, menghantar tekanan yang dikenakan dengan lebih berkesan ke seluruh bendalir disebabkan oleh Prinsip Pascal. Botol yang hampir kosong mempunyai lebih banyak udara, yang boleh dimampatkan, jadi tekanan yang sama tidak menghasilkan pancutan cecair yang sekuat itu.
9. Dalam sistem hidraulik, adakah daya output sentiasa lebih besar daripada daya input?
   • jawapanTidak semestinya. Nisbah daya output kepada daya input ditentukan oleh nisbah luas omboh output dan input. Sistem ini direka bentuk untuk menguatkan daya dengan mempunyai luas omboh output yang lebih besar daripada input, tetapi nisbah luaslah yang menentukan penguatan daya.
10. Dengan mengambil kira Prinsip Pascal, mengapakah makhluk laut dalam mempunyai badan yang tegap dan padat?

• jawapanMakhluk laut dalam mengalami tekanan yang sangat besar disebabkan oleh berat turus air di atasnya. Untuk terus hidup, makhluk ini telah berevolusi untuk mempunyai badan yang tegap dan padat yang dapat menahan tekanan tinggi ini.