Разумевање Паскаловог закона
Како функционише хидраулична дизалица/лифт када се користи за подизање аутомобила? Како функционишу хидрауличне кочнице када се користе за успоравање аутомобила?
Као што смо научили у теми Притисак флуида , свака течност врши притисак на све предмете са којима дође у контакт. Вода коју сипамо у чашу врши притисак на зидове чаше. Слично томе, када се купамо у базену или морској води, вода врши притисак на цело наше тело.
Укупан притисак воде на датој дубини, на пример, притисак морске воде на дубини од 200 метара, је збир атмосферског притиска који делује на површину мора и измереног притиска на дубини од 200 метара. Дакле, поред горњег слоја воде који врши притисак на воду испод њега, постоји и атмосфера, или ваздух, који врши притисак на површину мора.
Притисак који врши слој флуида изнад може се описати као унутрашњи притисак јер потиче из самог флуида, док се атмосферски притисак може описати као спољашњи притисак јер је атмосфера одвојена од флуида. Атмосферски притисак делује на целу површину флуида и преноси се кроз цео флуид. Стога, на укупни притисак флуида на датој дубини утиче не само притисак слоја флуида изнад, већ и атмосферски притисак.
Да бисмо боље разумели ово објашњење, погледајмо течност у посуди.
Притисак течности на дну посуде је природно већи од притиска течности изнад ње. Што се спуштате ниже, то је већи притисак течности; обрнуто, што се више приближавате врху посуде, то је мањи притисак течности.
Величина притиска је пропорционална ρ gh (ρ = густина, g = убрзање гравитације и h = висина или дубина). У свакој тачки на истој дубини, величина притиска је иста. Ово важи за све течности у било којој посуди и не зависи од облика посуде.
Ако применимо спољашњи притисак, на пример притиском на површину течности, повећање притиска унутар течности је свуда исто. Стога, када се примени спољашњи притисак, сваки део течности прима исти део притиска. Стога је притисак увек исти у свакој тачки на истој дубини. Ово је Паскалов принцип, предложен и назван по његовом оснивачу, Блезу Паскалу (1623–1662). Паскал је био француски филозоф и научник.
Паскалов принцип каже да ће се притисак примењен на флуид у затвореној посуди подједнако преносити на сваки део флуида и зидове посуде.
Математички се то може написати на следећи начин:
Информације:
p = Притисак, F = Сила, A = Површина
Реч „in“ представља притисак који се примењује, док реч „out“ представља притисак који се преноси даље.
Примена Паскаловог принципа
Вођени Паскаловим принципом, људи су развили неколико алата, и једноставних и софистицираних, како би олакшали живот. Неки од њих укључују хидрауличне дизалице, хидрауличне подизне системе, хидрауличне кочнице и још много тога.
Хидраулична дизалица или лифт
Како функционише хидраулична дизалица или лифт је приказано на слици.
Хидраулична дизалица се састоји од посуде са две површине. На обе површине се налази клип, при чему је површина клипа са леве стране мања од површине клипа са десне стране. Површина клипа је прилагођена површини посуде. Посуда је напуњена течношћу, као што је мазиво.
Ако се клип, који има малу површину, потисне надоле, онда сваки део течности такође иде са њим
притиснут. Количина притиска коју врши клип са малом површином (лева слика) преноси се на све делове течности. Као резултат тога, течност притиска клип са већом површином (десна слика) док се клип не потисне нагоре. Површина клипа који се притиска је мала, па је и сила потребна за притисак течности такође мала. Али пошто се притисак (притисак = сила / јединица површине) преноси кроз течност, мала сила се претвара у веома велику силу када течност притиска клип са десне стране са великом површином. Ретко се дешава да људи примењују улазну силу на клип са великом површином, јер то није профитабилно. На врху клипа са великом површином обично се поставља предмет или део предмета који се подиже (на пример, аутомобил).
Немојте се изненадити ако се аутомобил са веома великом масом може лако подићи једноставним притиском на један од клипова. Површина клипа је веома мала, тако да је и сила коју примењујемо мала. Међутим, ова мала улазна сила може се трансформисати у веома велику излазну силу ако је излазна површина веома велика.
Ако је хидраулична дизалица пројектована за подизање веома тешког аутомобила, конструктор мора узети у обзир гравитацију аутомобила и излазну силу дизалице. Што је већа тежина аутомобила који се подиже, већа је излазна површина дизалице. Минимум, излазна сила коју генерише хидраулична дизалица треба да буде већа или једнака тежини предмета који се подиже.
Пример питања 1:
А1 = 100 цм2
А2 = 250 цм2
F1 = 200 N
Питање: Ф 2
Пембахасан
Пример питања 2:
Познато је да:
A 1 = 100 цм² = 100 x 10⁻⁴ м² = 0,01 м²
A² = 250 cm² = 250 x 10⁻⁴ m² = 0,025 m²
Маса терета = 200 кг
Густина уља (ρ) = 780 kg/ m³
Висина стуба уља (h) = 2 метра
Убрзање гравитације (g) = 10 m/ s²
Питање: Колика је минимална улазна сила (F) да би терет био у равнотежи (терет се не помера)?
Јаваб :
