Artykuł o zasadzie Pascala
Jak działa podnośnik hydrauliczny do podnoszenia samochodu? Jaka jest zasada działania hamulców hydraulicznych używanych do zmniejszania prędkości samochodu? Aby to zrozumieć, zapoznaj się z zasadą Pascala.
Każda ciecz wywiera ciśnienie na wszystkie obiekty, które mają z nią kontakt. Woda, którą wlewamy do szklanki, będzie wywierać nacisk na jej ściankę. Podobnie, jeśli kąpiemy się w basenie lub wodzie morskiej, woda w basenie lub wodzie morskiej również wywiera nacisk na całe nasze ciało.
Całkowite ciśnienie wody na określonej głębokości, na przykład ciśnienie wody morskiej na głębokości 200 metrów, to suma ciśnienia atmosferycznego i ciśnienia zmierzonego na głębokości 200 metrów. A zatem, oprócz ciśnienia wody.
Istnieje również atmosfera, która tłumi powierzchnię wody morskiej.
Ciśnienie atmosferyczne działa na wszystkie powierzchnie cieczy i rozkłada się na wszystkie jej części. Dlatego też, na całkowite ciśnienie cieczy na określonej głębokości, oprócz ciśnienia wywieranego przez górną warstwę cieczy, wpływa również ciśnienie atmosferyczne.
Aby lepiej zrozumieć to wyjaśnienie, przyjrzyjmy się bliżej cieczy w pojemniku.
Ciśnienie cieczy na dnie pojemnika jest oczywiście wyższe niż ciśnienie cieczy na górze. Im niżej, tym wyższe ciśnienie cieczy, i odwrotnie, im bliżej górnej powierzchni pojemnika, tym niższe ciśnienie cieczy.
Wartość ciśnienia jest proporcjonalna do ρ gh (ρ = gęstość, g = przyspieszenie ziemskie, a h = wysokość lub głębokość). W każdym punkcie na tej samej głębokości wartość ciśnienia jest taka sama. Dotyczy to wszystkich cieczy w dowolnym pojemniku i nie zależy od kształtu pojemnika.
Jeśli dodamy ciśnienie zewnętrzne, na przykład poprzez naciskanie na powierzchnię cieczy, wzrost ciśnienia w cieczy będzie wszędzie taki sam. Zatem przy danym ciśnieniu zewnętrznym każda część cieczy otrzyma takie samo ciśnienie. W związku z tym ciśnienie jest zawsze takie samo w każdym punkcie na tej samej głębokości. Jest to zasada Pascala, zapoczątkowana i nazwana od imienia Blaise'a Pascala (1623-1662). Pascal był francuskim filozofem i naukowcem.
Zasada Pascala głosi, że ciśnienie przyłożone do cieczy w zamkniętym pojemniku zostanie rozłożone na każdą część cieczy i ścianki pojemnika.
Zastosowanie zasady Pascala
Opierając się na zasadzie Pascala, ludzie stworzyli wiele narzędzi, zarówno prostych, jak i zaawansowanych, aby ułatwić sobie życie. Niektóre z nich to podnośniki hydrauliczne, hamulce hydrauliczne itp.
Winda hydrauliczna
Podnośnik hydrauliczny składa się ze zbiornika o dwóch powierzchniach. Na obu powierzchniach znajduje się tłok, przy czym powierzchnia tłoka po lewej stronie jest mniejsza niż powierzchnia tłoka po prawej stronie. Powierzchnia tłoka jest dostosowana do powierzchni zbiornika. Zbiorniki są wypełnione cieczami, takimi jak środki smarujące.
Jeżeli tłok o małej powierzchni zostanie naciśnięty w dół, każda część cieczy również
Wciśnięty. Ilość ciśnienia wywieranego przez tłok o małej powierzchni jest przekazywana do wszystkich części cieczy. W rezultacie ciecz naciska na tłok o większej powierzchni, aż tłok zostanie wypchnięty w górę. Powierzchnia naciskanego tłoka jest mała, więc siła potrzebna do stłumienia cieczy jest również mała. Ponieważ jednak ciśnienie jest nadal wywierane na wszystkie części cieczy, mała siła zmienia się, gdy ciecz naciska na tłok po prawej stronie o dużej powierzchni. Rzadko kiedy ludzie zapewniają siłę wejściową na tłok o dużej powierzchni, ponieważ nie jest to opłacalne? Na górze tłoka, który ma dużą powierzchnię, zwykle umieszcza się przedmioty lub rzeczy, które mają zostać podniesione (na przykład samochód).
Nie zdziw się, jeśli samochód o dużej masie z łatwością uniesie się, naciskając tylko jeden z tłoków. Powierzchnia tłoka jest tak mała, że siła, którą mu dajemy, również jest niewielka. Jednak niewielka siła wejściowa może zmienić się w ogromną siłę wyjściową, jeśli powierzchnia wyjściowa jest duża.
Przykładowy problem 1:
Znany:
A1 = 100 cm2
A2 = 250 cm2
F1 = 200 XNUMX N.
Poszukiwany : F2
rozwiązanie:
Przykładowy problem 2:
Znany:
A1 = 100 cm2 = 100 x 10-4 m2 = 0.01 m2
A2 = 250 cm2 = 250 x 10-4 m2 = 0.025 m2
Masa ładunku = 200 kg
Gęstość oleju (ρ) = 780 kg/m3
Wysokość słupa oleju (h) = 2 m
Przyspieszenie grawitacyjne (g) = 10 m/s2
Poszukiwany :
Jakie jest minimum wkład siła (F) tak, aby ładunek znajdował się w stanie równowagi (ładunek się nie porusza)?
rozwiązanie:
