Pag-unawa sa Batas ni Pascal
Paano gumagana ang hydraulic jack/lift kapag ginamit sa pagbubuhat ng kotse? Paano gumagana ang hydraulic brakes kapag ginamit sa pagpapabagal ng kotse?
Gaya ng natutunan natin sa paksang Presyon ng Fluid , bawat fluido ay naglalapat ng presyon sa lahat ng bagay na nadidikit dito. Ang tubig na inilalagay natin sa isang baso ay naglalapat ng presyon sa mga dingding nito. Gayundin, kapag naliligo tayo sa swimming pool o tubig-dagat, ang tubig ay naglalapat ng presyon sa ating buong katawan.
Ang kabuuang presyon ng tubig sa isang takdang lalim, halimbawa, ang presyon ng tubig-dagat sa lalim na 200 metro, ay ang kabuuan ng presyon ng atmospera na ipinapataw sa ibabaw ng dagat at ang nasukat na presyon sa lalim na 200 metro. Kaya, bukod sa itaas na patong ng tubig na naglalagay ng presyon sa tubig sa ilalim nito, nariyan din ang atmospera, o hangin, na naglalagay ng presyon sa ibabaw ng dagat.
Ang presyon na dulot ng patong ng pluwido sa itaas ay maaaring ilarawan bilang panloob na presyon dahil nagmumula ito sa loob ng pluwido, habang ang presyon ng atmospera ay maaaring ilarawan bilang panlabas na presyon dahil ang atmospera ay hiwalay sa pluwido. Ang presyon ng atmospera ay kumikilos sa buong ibabaw ng pluwido at ipinapadala sa buong pluwido. Samakatuwid, ang kabuuang presyon ng pluwido sa isang takdang lalim ay naiimpluwensyahan hindi lamang ng presyon ng patong ng pluwido sa itaas kundi pati na rin ng presyon ng atmospera.
Para mas maunawaan ang paliwanag na ito, tingnan natin ang isang likido sa isang lalagyan.
Ang presyon ng likido sa ilalim ng lalagyan ay natural na mas mataas kaysa sa presyon ng likido sa itaas nito. Habang bumababa ang tubig, mas tumataas ang presyon nito; sa kabaligtaran, habang papalapit ka sa tuktok ng lalagyan, mas bumababa ang presyon nito.
Ang magnitude ng presyon ay proporsyonal sa ρ gh (ρ = densidad, g = akselerasyon dahil sa grabidad at h = taas o lalim). Sa bawat punto sa parehong lalim, ang magnitude ng presyon ay pareho. Ito ay naaangkop sa lahat ng likido sa anumang lalagyan at hindi nakadepende sa hugis ng lalagyan.
Kung maglalapat tayo ng panlabas na presyon, halimbawa sa pamamagitan ng pagpindot sa ibabaw ng isang likido, ang pagtaas ng presyon sa loob ng likido ay pareho sa lahat ng dako. Samakatuwid, kapag ang panlabas na presyon ay inilapat, ang bawat bahagi ng likido ay tumatanggap ng parehong bahagi ng presyon. Samakatuwid, ang presyon ay palaging pareho sa bawat punto sa parehong lalim. Ito ang Prinsipyo ni Pascal, na iminungkahi at ipinangalan sa tagapagtatag nito, si Blaise Pascal (1623–1662). Si Pascal ay isang Pranses na pilosopo at siyentipiko.
Ang prinsipyo ni Pascal ay nagsasaad na ang presyon na inilalapat sa isang pluwido sa isang saradong lalagyan ay pantay na ipapadala sa bawat bahagi ng pluwido at sa mga dingding ng lalagyan.
Sa matematika, maaari itong isulat tulad ng sumusunod:
remarks:
p = Presyon, F = Puwersa, A = Lawak ng ibabaw
Ang salitang "papasok" ay kumakatawan sa presyur na inilalapat, habang ang salitang "labas" ay kumakatawan sa presyur na ipinapasa.
Paglalapat ng Prinsipyo ni Pascal
Sa gabay ng prinsipyo ni Pascal, nakabuo ang mga tao ng ilang kagamitan, simple man o sopistikado, upang mapadali ang buhay. Ilan sa mga ito ay ang mga hydraulic jack, hydraulic lift, hydraulic brake, at marami pang iba.
Hydraulic Jack o Lift
Ipinapakita sa larawan kung paano gumagana ang isang hydraulic jack o lift.
Ang hydraulic jack ay binubuo ng isang sisidlan na may dalawang ibabaw. Sa magkabilang ibabaw ay may isang piston, kung saan ang surface area ng piston sa kaliwa ay mas maliit kaysa sa surface area ng piston sa kanan. Ang surface area ng piston ay inaayos sa surface area ng sisidlan. Ang sisidlan ay puno ng isang likido, tulad ng isang pampadulas.
Kung ang piston, na may maliit na surface area, ay itinutulak pababa, ang bawat bahagi ng likido ay sasama rin dito.
pinindot. Ang dami ng presyon na inilalapat ng piston na may maliit na surface area (kaliwang larawan) ay ipinapadala sa lahat ng bahagi ng likido. Bilang resulta, ang likido ay dumidiin sa piston na may mas malaking surface area (kanang larawan) hanggang sa maitulak pataas ang piston. Maliit ang surface area ng piston na pinipindot, kaya maliit din ang puwersang kinakailangan upang idiin ang likido. Ngunit dahil ang presyon (Presyon = puwersa / unit area) ay ipinapadala sa buong likido, ang maliit na puwersa ay nagiging napakalaking puwersa kapag ang likido ay dumidiin sa piston sa kanan na may malaking surface area. Bihira para sa mga tao na maglapat ng input force sa isang piston na may malaking surface area, dahil hindi ito kumikita. Sa tuktok ng piston na may malaking surface area, karaniwang inilalagay ang bagay o bahagi ng bagay na iaangat (halimbawa, isang kotse).
Huwag magulat kung ang isang kotse na may napakalaking masa ay madaling maiangat sa pamamagitan lamang ng pagpindot sa isa sa mga piston. Napakaliit ng surface area ng piston, kaya maliit din ang puwersang inilalapat natin. Gayunpaman, ang maliit na input force na ito ay maaaring maging napakalaking output force kung ang output surface area ay napakalaki.
Kung ang isang hydraulic jack ay idinisenyo upang magbuhat ng isang napakabigat na kotse, kailangang isaalang-alang ng taga-disenyo ang grabidad ng kotse at ang puwersang ibinubuga ng jack. Kung mas malaki ang bigat ng kotseng binubuhat, mas malaki ang lawak ng ibabaw ng output ng jack. Sa pinakamababa, ang puwersang ibinubuga ng isang hydraulic jack ay dapat na mas malaki o katumbas ng bigat ng bagay na binubuhat.
Halimbawang tanong 1:
A 1 = 100 cm 2
A 2 = 250 cm 2
F1 = 200 N
Tinanong: F 2
Pagtalakay
Halimbawang tanong 2:
Alam na:
A 1 = 100 cm² = 100 x 10 -4 m² = 0,01 m²
A 2 = 250 cm 2 = 250 x 10 -4 m 2 = 0,025 m 2
Mass ng karga = 200 kg
Densidad ng langis (ρ) = 780 kg/ m3
Taas ng haligi ng langis (h) = 2 metro
Akselerasyon dahil sa grabidad (g) = 10 m/ s²
Itinanong: Ano ang pinakamababang puwersang ipinapasok (F) upang ang karga ay nasa balanse (hindi gumagalaw ang karga)?
Sagot:
