Artikel over het principe van Pascal
Hoe werkt een hydraulische lift die gebruikt wordt om een auto op te tillen? Hoe werken hydraulische remmen om de snelheid van een auto te verminderen? Bestudeer de wet van Pascal om dit te begrijpen.
Elke vloeistof oefent altijd druk uit op alle objecten waarmee ze in contact komt. Het water dat we in een glas doen, oefent druk uit op de glaswand. Zo ook oefent het water in een zwembad of de zee druk uit op ons hele lichaam.
De totale waterdruk op een bepaalde diepte, bijvoorbeeld de zeewaterdruk op een diepte van 200 meter, is de som van de atmosferische druk en de gemeten druk op die diepte. Dus, naast de waterdruk.
Ook de atmosfeer speelt een rol, die het wateroppervlak onderdrukt.
De atmosferische druk werkt in op alle vloeistofoppervlakken en verdeelt zich over alle delen van de vloeistof. Daarom wordt de totale druk van de vloeistof op een bepaalde diepte, naast de druk van de vloeistoflaag aan de oppervlakte, ook beïnvloed door de atmosferische druk.
Om deze uitleg beter te begrijpen, laten we de vloeistof in een container eens bekijken.
De vloeistofdruk onderin de container is uiteraard hoger dan de vloeistofdruk bovenin. Hoe dieper, hoe hoger de vloeistofdruk; omgekeerd geldt dat hoe dichter bij het oppervlak van de container, hoe lager de vloeistofdruk.
De druk is evenredig met ρgh (ρ = dichtheid, g = zwaartekrachtversnelling en h = hoogte of diepte). Op elk punt op dezelfde diepte is de druk gelijk. Dit geldt voor alle vloeistoffen in elke container en is niet afhankelijk van de vorm van de container.
Als we externe druk uitoefenen, bijvoorbeeld door op het vloeistofoppervlak te drukken, is de drukverhoging in de vloeistof overal gelijk. Dus als er externe druk wordt uitgeoefend, krijgt elk deel van de vloeistof dezelfde druk. Daarom is de druk op elk punt op dezelfde diepte altijd gelijk. Dit is het principe van Pascal, bedacht en genoemd naar Blaise Pascal (1623-1662). Pascal was een Franse filosoof en wetenschapper.
Het principe van Pascal stelt dat de druk die op een vloeistof in een afgesloten ruimte wordt uitgeoefend, wordt doorgegeven aan elk deel van de vloeistof en de wanden van de container.
Toepassing van het principe van Pascal
Gebaseerd op het principe van Pascal hebben mensen verschillende hulpmiddelen ontwikkeld, zowel eenvoudige als geavanceerde, om het leven gemakkelijker te maken. Voorbeelden hiervan zijn hydraulische liften en hydraulische remmen.
Hydraulische lift
De hydraulische lift bestaat uit een reservoir met twee oppervlakken. Op beide oppervlakken bevindt zich een zuiger, waarbij het oppervlak van de linkerzuiger kleiner is dan dat van de rechterzuiger. Het oppervlak van de zuiger is aangepast aan het oppervlak van het reservoir. De reservoirs zijn gevuld met vloeistoffen, zoals smeermiddelen.
Als de zuiger met een klein oppervlak naar beneden wordt gedrukt, wordt elk deel van de vloeistof ook
Naar beneden gedrukt. De druk die een zuiger met een klein oppervlak uitoefent, wordt doorgegeven aan alle delen van de vloeistof. Daardoor drukt de vloeistof de zuiger met een groter oppervlak naar boven. Omdat het oppervlak van de ingedrukte zuiger klein is, is de kracht die nodig is om de vloeistof naar beneden te drukken ook klein. Maar omdat de druk op alle delen van de vloeistof wordt doorgegeven, verandert de kleine kracht wanneer de vloeistof de zuiger met een groot oppervlak naar rechts drukt. Zelden wordt er kracht uitgeoefend op een zuiger met een groot oppervlak, omdat dit niet rendabel is. Bovenop de zuiger met een groot oppervlak worden meestal objecten of dingen geplaatst die moeten worden opgetild (bijvoorbeeld een auto).
Wees niet verbaasd als een auto met een enorme massa gemakkelijk kan worden opgetild door slechts één van de zuigers in te drukken. Het oppervlak van de zuiger is zo klein dat de kracht die we uitoefenen ook klein is. Echter, die kleine ingangskracht kan worden omgezet in een enorme uitgangskracht als het uitgangsoppervlak groot is.
Voorbeeldopgave 1:
Bekend:
A1 = 100 cm2
A2 = 250 cm2
F1 = 200 N
Gewild : F2
oplossing:
Voorbeeldopgave 2:
Bekend:
A1 = 100 cm2 = 100 x 10-4 m2 = 0.01 m2
A2 = 250 cm2 = 250 x 10-4 m2 = 0.025 m2
Massa van de lading = 200 kg
Dichtheid van olie (ρ) = 780 kg/m³3
Hoogte van de oliekolom (h) = 2 m
Zwaartekrachtversnelling (g) = 10 m/s²2
Gewild :
Wat is het minimum? invoer kracht (F) zodat de last in evenwicht is (de last beweegt niet)?
oplossing:
