Článok o Pascalovom princípe
Aký je princíp fungovania hydraulického zdviháka na zdvíhanie auta? Aký je princíp fungovania hydraulických bŕzd pri použití na zníženie rýchlosti auta? Aby ste to pochopili, naučte sa Pascalov zákon.
Každá tekutina neustále vyvíja tlak na všetky predmety, ktoré sú s ňou v kontakte. Voda, ktorú nalejeme do pohára, bude vyvíjať tlak na sklenenú stenu. Podobne, ak sa kúpeme v bazéne alebo v morskej vode, voda v bazéne alebo morská voda tiež vyvíja tlak na celé naše telo.
Celkový tlak vody v určitej hĺbke, napríklad tlak morskej vody v hĺbke 200 metrov, je súčet atmosférického tlaku a nameraného tlaku v hĺbke 200 metrov. Takže okrem tlaku vody.
Existuje aj atmosféra, ktorá potláča hladinu morskej vody.
Atmosférický tlak pôsobí na všetky povrchy kvapaliny a tlak je rozložený do všetkých častí kvapaliny. Preto je celkový tlak kvapaliny v určitej hĺbke okrem tlaku vrstvy kvapaliny na vrchu ovplyvnený aj atmosférickým tlakom.
Pre lepšie pochopenie tohto vysvetlenia si pozrime kvapalinu v nádobe.
Tlak kvapaliny na dne nádoby je samozrejme vyšší ako tlak kvapaliny na vrchu. Čím viac smerom nadol, tým vyšší je tlak kvapaliny, naopak, čím bližšie k hornému povrchu nádoby, tým menší je tlak kvapaliny.
Veľkosť tlaku je úmerná ρ gh (ρ = hustota, g = gravitačné zrýchlenie a h = výška alebo hĺbka). V každom bode v rovnakej hĺbke je veľkosť tlaku rovnaká. Toto platí pre všetky kvapaliny v akejkoľvek nádobe a nezávisí od tvaru nádoby.
Ak pridáme vonkajší tlak, napríklad stlačením povrchu kvapaliny, zvýšenie tlaku v kvapaline je všade rovnaké. Takže ak je pôsobený vonkajší tlak, každá časť kvapaliny dostane rovnaký tlak. Preto je tlak vždy rovnaký v každom bode v rovnakej hĺbke. Toto je Pascalov princíp, ktorý vznikol a pomenoval podľa mena Blaise Pascala (1623-1662). Pascal bol francúzsky filozof a vedec.
Pascalov princíp hovorí, že tlak pôsobiaci na kvapalinu v uzavretom priestore sa prenesie na každú časť kvapaliny a na steny nádoby.
Aplikácia Pascalovho princípu
Na základe Pascalovho princípu ľudia vyrobili niekoľko nástrojov, jednoduchých aj sofistikovaných, ktoré im uľahčujú život. Medzi ne patria hydraulické zdviháky, hydraulické brzdy atď.
Hydraulický zdvihák
Hydraulický zdvihák pozostáva z nádoby, ktorá má dva povrchy. Na oboch povrchoch sa nachádza piest, pričom plocha piesta vľavo je menšia ako plocha piesta vpravo. Plocha piesta je prispôsobená ploche povrchu nádoby. Nádoby sú naplnené kvapalinami, ako sú mazivá.
Ak sa stlačí piest s malou plochou, každá časť kvapaliny tiež
Stlačený. Veľkosť tlaku vyvíjaného piestom s malým povrchom sa prenáša na všetky časti kvapaliny. V dôsledku toho kvapalina tlačí na piest s väčším povrchom, kým sa piest netlačí nahor. Povrch stlačeného piesta je malý, takže sila potrebná na potlačenie kvapaliny je tiež malá. Ale pretože tlak pôsobí na všetky časti kvapaliny, malá sila sa mení, keď kvapalina tlačí na piest vpravo s veľkým povrchom. Zriedkakedy ľudia vyvíjajú vstupnú silu na piest s veľkým povrchom, pretože to nie je ziskové? V hornej časti piesta s veľkým povrchom sa zvyčajne umiestňujú predmety alebo veci, ktoré sa majú zdvihnúť (napríklad auto).
Nebuďte prekvapení, ak auto s obrovskou hmotnosťou ľahko zdvihnete len stlačením jedného z piestov. Plocha piesta je taká malá, že aj sila, ktorú vyvíjame, je malá. Malá vstupná sila sa však môže zmeniť na obrovskú výstupnú silu, ak je výstupná plocha veľká.
Príklad úlohy 1:
Známe:
A1 = 100 XNUMX cm2
A2 = 250 XNUMX cm2
F³ = 200 N
Hľadaný: F2
riešenie:
Príklad úlohy 2:
Známe:
A1 = 100 XNUMX cm2 = 100 x 10-4 m2 = 0.01 m2
A2 = 250 XNUMX cm2 = 250 x 10-4 m2 = 0.025 m2
Hmotnosť nákladu = 200 kg
Hustota oleja (ρ) = 780 kg/m3
Výška olejového stĺpca (h) = 2 m
Tiažové zrýchlenie (g) = 10 m/ s²
Hľadaný:
Aké je minimum vstup sila (F) tak, aby záťaž bola v rovnovážnom stave (záťaž sa nepohybuje)?
riešenie:
