Статья о принципе Паскаля
Как работает гидравлический подъемник для подъема автомобиля? Каков принцип работы гидравлических тормозов при снижении скорости автомобиля? Для понимания этого изучите принцип Паскаля.
Любая жидкость постоянно оказывает давление на все объекты, которые с ней соприкасаются. Вода, которую мы наливаем в стакан, будет оказывать давление на его стенки. Точно так же, если мы принимаем ванну в бассейне или в морской воде, вода в бассейне или в морской воде также оказывает давление на все наше тело.
Полное давление воды на определенной глубине, например, давление морской воды на глубине 200 метров, — это величина атмосферного давления и измеренного давления на глубине 200 метров. Таким образом, помимо давления воды.
Существует также атмосфера, которая подавляет поверхность морской воды.
Атмосферное давление действует на все поверхности жидкости и распределяется по всем ее частям. Следовательно, на общее давление жидкости на определенной глубине, помимо давления верхнего слоя жидкости, также влияет атмосферное давление.
Чтобы лучше понять это объяснение, давайте рассмотрим жидкость в контейнере.
Давление жидкости на дне контейнера, конечно, выше, чем давление жидкости на поверхности. Чем ниже, тем выше давление жидкости, и наоборот, чем ближе к поверхности контейнера, тем ниже давление жидкости.
Величина давления пропорциональна ρgh (ρ = плотность, g = ускорение свободного падения, h = высота или глубина). В каждой точке на одной и той же глубине величина давления одинакова. Это относится ко всем жидкостям в любом контейнере и не зависит от формы контейнера.
Если мы приложим внешнее давление, например, надавим на поверхность жидкости, то увеличение давления в жидкости будет одинаковым повсюду. Таким образом, при приложении внешнего давления каждая часть жидкости будет испытывать одинаковое давление. Следовательно, давление всегда будет одинаковым в каждой точке на одной и той же глубине. Это принцип Паскаля, сформулированный и названный в честь Блеза Паскаля (1623-1662). Паскаль — французский философ и учёный.
Принцип Паскаля гласит, что давление, приложенное к жидкости в замкнутом пространстве, будет передаваться каждой части жидкости и стенкам сосуда.
Применение принципа Паскаля
Основываясь на принципе Паскаля, человечество создало множество инструментов, как простых, так и сложных, призванных облегчить жизнь. К ним относятся гидравлические подъемники, гидравлические тормоза и т.д.
Гидравлический лифт
Гидравлический подъемник состоит из емкости, имеющей две поверхности. На обеих поверхностях расположены поршни, причем площадь поверхности поршня слева меньше, чем площадь поверхности поршня справа. Площадь поверхности поршня регулируется в соответствии с площадью поверхности емкости. Емкости заполняются жидкостями, такими как смазочные материалы.
Если поршень с малой площадью поверхности надавить вниз, каждая часть жидкости также...
Давление, создаваемое поршнем с малой поверхностью, передается на все части жидкости. В результате жидкость давит на поршень с большей площадью поверхности до тех пор, пока поршень не поднимется вверх. Площадь поверхности прижимаемого поршня мала, поэтому сила, необходимая для подавления жидкости, также мала. Но поскольку давление передается на все части жидкости, эта небольшая сила изменяется, когда жидкость давит на поршень с большой площадью поверхности справа. Редко кто создает усилие при входе поршня с большой площадью поверхности, потому что это невыгодно? В верхней части поршня с большой площадью поверхности обычно размещают предметы или вещи, которые нужно поднять (например, автомобиль).
Не удивляйтесь, если автомобиль огромной массы легко поднимется простым нажатием на один из поршней. Площадь поверхности поршня настолько мала, что и приложенная сила невелика. Однако, если площадь поверхности поршня велика, малая входная сила может превратиться в огромную выходную силу.
Пример задачи 1:
Известно:
A 1 = 100 см 2
A 2 = 250 см 2
F 1 = 200 Н
Требуется: F 2
решение:
Пример задачи 2:
Известно:
A² = 100 см² = 100 х 10⁻⁴ м² = 0.01 м²
A² = 250 см² = 250 х 10⁻⁴ м² = 0.025 м²
Масса груза = 200 кг
Плотность масла (ρ) = 780 кг/ м³
Высота нефтяного столба (h) = 2 м
Ускорение свободного падения (g) = 10 м/ с²
В розыске:
Какова минимальная входная сила (F), при которой груз находится в сбалансированном состоянии (груз не движется)?
решение:
