Kuptimi i Ligjit të Paskalit
Si funksionon një kriko/ngritje hidraulike kur përdoret për të ngritur një makinë? Si funksionojnë frenat hidraulike kur përdoren për të ngadalësuar një makinë?
Siç kemi mësuar në temën kryesore Presioni i lëngjeveÇdo lëng ushtron presion mbi të gjitha objektet me të cilat bie në kontakt. Uji i vendosur në një gotë ushtron presion mbi muret e gotës. Në mënyrë të ngjashme, kur notojmë në një pishinë ose në ujin e detit, uji ushtron presion mbi të gjithë trupin tonë.
Presioni total i ujit në një thellësi të caktuar, për shembull presioni i ujit të detit në një thellësi prej 200 metrash, është shuma e presionit atmosferik që ushtron presion mbi sipërfaqen e ujit të detit dhe presion i matur në një thellësi prej 200 metrash. Pra, përveç shtresës së sipërme të ujit që shtyp poshtë ujit poshtë saj, ekziston edhe atmosfera, ose ajri, që shtyp poshtë sipërfaqen e detit.
Presioni i shkaktuar nga shtresa e lëngut sipër mund të thuhet se është presion i brendshëm sepse vetë presioni vjen nga brenda lëngut, ndërsa mund të themi presion atmosferik presion i jashtëm Meqenëse atmosfera është e ndarë nga lëngu, presioni atmosferik vepron në të gjithë sipërfaqen e lëngut dhe transmetohet në të gjithë lëngun. Prandaj, presioni total i lëngut në një thellësi të caktuar ndikohet jo vetëm nga presioni i shtresës së lëngut sipër, por edhe nga presioni atmosferik.
Për ta kuptuar më mirë këtë shpjegim, le të shohim një lëng në një enë.
Presioni i lëngut në fund të enës është natyrshëm më i madh se presioni i lëngut sipër tij. Sa më poshtë të zbresësh, aq më i madh është presioni i lëngut; anasjelltas, sa më afër majës së enës, aq më i ulët është presioni i lëngut.
Madhësia e presionit është proporcionale me ρgh (ρ = dendësia, g = nxitimi për shkak të gravitetit dhe h = lartësia ose thellësia). Në çdo pikë në të njëjtën thellësi, madhësia e presionit është e njëjtë. Kjo vlen për të gjitha lëngjet në çdo enë dhe nuk varet nga forma e enës.
Nëse aplikojmë presion të jashtëm, për shembull duke shtypur në sipërfaqen e një lëngu, rritja e presionit brenda lëngut është e njëjtë kudo. Prandaj, kur aplikohet presion i jashtëm, çdo pjesë e lëngut merr të njëjtën pjesë të presionit. Prandaj, presioni është gjithmonë i njëjtë në çdo pikë në të njëjtën thellësi. Ky është Parimi i Paskalit, i propozuar dhe i emëruar sipas themeluesit të tij, Blaise Pascal (1623–1662). Paskali ishte një filozof dhe shkencëtar francez.
Parimi i Paskalit thotë se presioni i aplikuar mbi një lëng në një enë të mbyllur do të transmetohet në mënyrë të barabartë në çdo pjesë të lëngut dhe në muret e enës.
Matematikisht mund të shkruhet si më poshtë:
Informacion:
p = Presioni, F = Forca, A = Sipërfaqja
Fjala "in" përfaqëson presionin që ushtrohet, ndërsa fjala "out" përfaqëson presionin që transmetohet mbi të tjerët.
Zbatimi i Parimit të Paskalit
Të udhëhequr nga parimi i Paskalit, njerëzit kanë zhvilluar disa mjete, të thjeshta dhe të sofistikuara, për ta bërë jetën më të lehtë. Disa prej tyre përfshijnë krika hidraulike, ashensorë hidraulikë, frena hidraulike dhe të tjera.
Krik ose Ngritës Hidraulik
Mënyra se si funksionon një krik ose ashensor hidraulik tregohet në figurë.
Një krik hidraulik përbëhet nga një enë me dy sipërfaqe. Në të dyja sipërfaqet ndodhet një piston, me sipërfaqen e pistonit në të majtë që është më e vogël se sipërfaqja e pistonit në të djathtë. Sipërfaqja e pistonit rregullohet me sipërfaqen e enës. Ena është e mbushur me një lëng, siç është një lubrifikant.
Nëse pistoni, i cili ka një sipërfaqe të vogël, shtyhet poshtë, atëherë çdo pjesë e lëngut shkon me të.
i shtypur. Sasia e presionit të ushtruar nga pistoni me një sipërfaqe të vogël (imazhi majtas) transmetohet në të gjitha pjesët e lëngut. Si rezultat, lëngu shtyn mbi pistonin me një sipërfaqe më të madhe (imazhi djathtas) derisa pistoni të shtyhet lart. Sipërfaqja e pistonit që shtypet është e vogël, kështu që forca e nevojshme për të shtypur lëngun është gjithashtu e vogël. Por, për shkak se presioni (Presioni = forcë / njësi sipërfaqe) transmetohet në të gjithë lëngun, forca e vogël shndërrohet në një forcë shumë të madhe kur lëngu shtyn mbi pistonin në të djathtë me një sipërfaqe të madhe. Është e rrallë që njerëzit të aplikojnë forcë hyrëse në një piston me një sipërfaqe të madhe, sepse nuk është fitimprurëse. Në majë të pistonit me një sipërfaqe të madhe, zakonisht vendoset objekti ose një pjesë e objektit që do të ngrihet (për shembull, një makinë).
Mos u habitni nëse një makinë me një masë shumë të madhe mund të ngrihet lehtësisht duke shtypur thjesht një nga pistonët. Sipërfaqja e pistonit është shumë e vogël, kështu që forca që aplikojmë është gjithashtu e vogël. Megjithatë, kjo forcë e vogël hyrëse mund të transformohet në një forcë shumë të madhe dalëse nëse sipërfaqja dalëse është shumë e madhe.
Nëse një kriko hidraulike është projektuar për të ngritur një makinë shumë të rëndë, projektuesi duhet të marrë në konsideratë gravitetin e makinës dhe forcën dalëse të krikut. Sa më e madhe të jetë pesha e makinës që ngrihet, aq më e madhe është sipërfaqja dalëse e krikut. Të paktën, forca dalëse e gjeneruar nga një kriko hidraulike duhet të jetë më e madhe ose e barabartë me peshën e objektit që ngrihet.
Shembull pyetjeje 1:
A1 = 100 cm2
A2 = 250 cm2
F1 = 200 N
I pyetur: F2
Diskutim
Shembull pyetjeje 2:
Dihet që:
A1 = 100 cm2 = 100 x 10-4 m2 = 0,01 m2
A2 = 250 cm2 = 250 x 10-4 m2 = 0,025 m2
Masa e ngarkesës = 200 kg
Dendësia e vajit (ρ) = 780 kg/m3
Lartësia e kolonës së naftës (h) = 2 metra
Përshpejtimi për shkak të gravitetit (g) = 10 m/s2
Pyeti: Cila është forca minimale hyrëse (F) në mënyrë që ngarkesa të jetë në ekuilibër (ngarkesa të mos lëvizë)?
Përgjigje:
