Članek o Pascalovem načelu
Kako deluje hidravlično dvigalo za dvigovanje avtomobila? Kakšno je načelo delovanja hidravličnih zavor, ko se uporabljajo za zmanjšanje hitrosti avtomobila? Za razumevanje se naučite Pascalovega zakona.
Vsaka tekočina vedno pritiska na vse predmete, ki so z njo v stiku. Voda, ki jo nalijemo v kozarec, bo pritiskala na stekleno steno. Podobno, če se kopamo v bazenu ali morski vodi, voda v bazenu ali morska voda pritiska tudi na celotno naše telo.
Skupni tlak vode na določeni globini, na primer tlak morske vode na globini 200 metrov, je vsota atmosferskega tlaka in izmerjenega tlaka na globini 200 metrov. Torej, poleg tlaka vode.
Obstaja tudi atmosfera, ki potiska površino morske vode.
Atmosferski tlak deluje na vse površine tekočine in se porazdeli po vseh delih tekočine. Zato na skupni tlak tekočine na določeni globini, poleg tlaka plasti tekočine na vrhu, vpliva tudi atmosferski tlak.
Da bi to razlago bolje razumeli, si poglejmo tekočino v posodi.
Tlak tekočine na dnu posode je seveda višji od tlaka tekočine na vrhu. Bolj ko je posoda navzdol, višji je tlak tekočine, nasprotno, bližje kot je posoda zgornji površini, manjši je tlak tekočine.
Količina tlaka je sorazmerna z ρ gh (ρ = gostota, g = gravitacijski pospešek in h = višina ali globina). V vsaki točki na isti globini je količina tlaka enaka. To velja za vse tekočine v kateri koli posodi in ni odvisno od oblike posode.
Če dodamo zunanji tlak, na primer s pritiskom na površino tekočine, je povečanje tlaka v tekočini povsod enako. Torej, če je podan zunanji tlak, je na vsak del tekočine izpostavljen enak tlak. Zato je tlak vedno enak na vsaki točki na isti globini. To je Pascalov zakon, ki ga je začel in poimenoval Blaise Pascal (1623–1662). Pascal je bil francoski filozof in znanstvenik.
Pascalov princip pravi, da se tlak, ki deluje na tekočino v zaprtem prostoru, prenese na vsak del tekočine in stene posode.
Uporaba Pascalovega principa
Na podlagi Pascalovega načela so ljudje izdelali številna orodja, tako preprosta kot dovršena, ki olajšajo življenje. Nekatera od njih so hidravlična dvigala, hidravlične zavore itd.
Hidravlično dvigalo
Hidravlično dvigalo je sestavljeno iz posode z dvema površinama. Na obeh površinah je bat, pri čemer je površina bata na levi strani manjša od površine bata na desni. Površina bata je prilagojena površini posode. Posode so napolnjene s tekočinami, kot so maziva.
Če pritisnemo bat z majhno površino navzdol, se vsak del tekočine tudi
Pritisk navzdol. Količina tlaka, ki ga povzroča bat z majhno površino, se prenaša na vse dele tekočine. Posledično tekočina pritiska na bat z večjo površino, dokler se bat ne potisne navzgor. Površina pritisnjenega bata je majhna, zato je majhna tudi sila, potrebna za potiskanje tekočine. Ker pa se tlak nadaljuje na vseh delih tekočine, se majhna sila spremeni, ko tekočina pritisne bat na desni strani z veliko površino. Redko ljudje ustvarjajo vstopno silo na bat z veliko površino, ker to ni donosno? Na vrhu bata z veliko površino so običajno postavljeni predmeti ali stvari, ki jih je treba dvigniti (na primer avtomobil).
Ne bodite presenečeni, če avtomobil z ogromno maso zlahka dvignemo samo s pritiskom na enega od batov. Površina bata je tako majhna, da je tudi sila, ki jo ustvarimo, majhna. Vendar pa se lahko majhna vhodna sila spremeni v ogromno izhodno silo, če je izhodna površina velika.
Primer problema 1:
Znano:
A1 = 100 cm2
A2 = 250 cm2
F1 = 200 N
Išče se: F2
Rešitev:
Primer problema 2:
Znano:
A1 = 100 cm2 = 100 x 10-4 m2 = 0.01 m2
A2 = 250 cm2 = 250 x 10-4 m2 = 0.025 m2
Masa bremena = 200 kg
Gostota olja (ρ) = 780 kg/m3
Višina oljnega stebra (h) = 2 m
Pospešek gravitacije (g) = 10 m/s2
Išče se:
Kakšen je minimum vhod sila (F), tako da je breme v uravnoteženem stanju (breme se ne premika)?
Rešitev:
