Artikkel om Pascals prinsipp
Hvordan fungerer en hydraulisk heis til å løfte en bil? Hva er virkemåten til hydrauliske bremser når de brukes til å redusere bilens hastighet? Lær deg Pascals prinsipp for å forstå dette.
Enhver væske utøver alltid trykk på alle gjenstander som er i kontakt med den. Vannet vi putter i glasset vil utøve trykk på glassveggen. På samme måte, hvis vi tar et bad i et svømmebasseng eller sjøvann, utøver bassengvannet eller sjøvannet også trykk på hele kroppen vår.
Det totale vanntrykket på en viss dybde, for eksempel sjøvannstrykk på 200 meters dyp, er mengden av atmosfærisk trykk og målt trykk på 200 meters dyp. Så, i tillegg til vanntrykket.
Det er også atmosfæren som undertrykker sjøvannsoverflaten.
Atmosfærisk trykk virker på alle væskeoverflater, og trykket fordeles til alle deler av væsken. Derfor påvirkes det totale trykket til væsken på en viss dybde, bortsett fra trykket i væskelaget på toppen, også av atmosfæretrykket.
For å forstå denne forklaringen ytterligere, la oss se på væsken i en beholder.
Væsketrykket i bunnen av beholderen er selvfølgelig høyere enn væsketrykket på toppen. Jo lenger ned, desto høyere er væsketrykket, og tvert imot, jo nærmere beholderens toppflate, desto mindre er væsketrykket.
Trykkmengden er proporsjonal med ρ gh (ρ = tetthet, g = tyngdeakselerasjon og h = høyde eller dybde). På hvert punkt på samme dybde er trykket den samme. Dette gjelder for alle væsker i enhver beholder og avhenger ikke av beholderens form.
Hvis vi legger til utvendig trykk, for eksempel ved å presse mot væskeoverflaten, er trykket i væsken den samme overalt. Så hvis utvendig trykk er gitt, får hver del av væsken samme mengde trykk. Derfor er trykket alltid det samme på hvert punkt på samme dybde. Dette er Pascals prinsipp, initiert og navngitt etter navnet Blaise Pascal (1623-1662). Pascal er en fransk filosof og vitenskapsmann.
Pascals prinsipp sier at trykket som påføres en væske i et lukket rom, vil bli videresendt til hver del av væsken og veggene i beholderen.
Anvendelse av Pascals prinsipp
Basert på Pascals prinsipp har mennesker laget flere verktøy, både enkle og sofistikerte, for å gjøre livet enklere. Noen av dem er hydrauliske løftere, hydrauliske bremser, osv.
Hydraulisk løft
Den hydrauliske løfteanordningen består av en beholder med to overflater. På begge overflater er det et stempel, hvor stempeloverflatearealet til venstre er mindre enn stempeloverflatearealet til høyre. Stempeloverflatearealet er tilpasset beholderens overflateareal. Beholdere fylles med væsker, for eksempel smøremidler.
Hvis stempelet med et lite overflateareal presses ned, vil hver del av væsken også
Presset ned. Mengden trykk som gis av et stempel med en liten overflate, overføres til alle deler av væsken. Som et resultat presser væsken stempelet med et større overflateareal inntil stempelet skyves opp. Overflatearealet til det pressede stempelet er lite, slik at kraften som trengs for å undertrykke væsken også er liten. Men fordi trykket fortsetter på alle deler av væsken, endres den lille kraften når væsken presser stempelet til høyre med et stort overflateareal. Sjelden gir folk en innføringskraft på et stempel med et stort overflateareal fordi det ikke er lønnsomt? På toppen av stempelet med et stort overflateareal plasseres vanligvis gjenstander eller ting som skal løftes (for eksempel en bil).
Ikke bli overrasket om en bil med en enorm masse lett løftes bare ved å trykke på et av stemplene. Stempelets overflateareal er så lite at kraften vi gir også er liten. Imidlertid kan den lille inngangskraften endres til en enorm utgangskraft hvis utgangsoverflatearealet er stort.
Eksempelproblem 1:
Kjent:
A1 = 100 cm2
A2 = 250 cm2
F1 = 200 N
Ønskes: F2
løsning:
Eksempelproblem 2:
Kjent:
A1 = 100 cm2 = 100 x 10-4 m2 = 0.01 m2
A2 = 250 cm2 = 250 x 10-4 m2 = 0.025 m2
Lastens masse = 200 kg
Oljetetthet (ρ) = 780 kg/m²3
Høyde på oljesøyle (h) = 2 m
Tyngdeakselerasjonen (g) = 10 m/s2
Ønskes:
Hva er minimum inngang kraft (F) slik at lasten er i balanse (lasten beveger seg ikke)?
løsning:
