Pascal ilkesi hakkında makale
Bir aracı kaldırmak için kullanılan hidrolik asansörün çalışma prensibi nedir? Aracın hızını düşürmek için kullanılan hidrolik frenlerin çalışma prensibi nedir? Bunu anlamak için lütfen Pascal Prensibi'ni öğrenin.
Her sıvı, temas ettiği tüm nesnelere sürekli olarak basınç uygular. Bardağa koyduğumuz su, bardağın duvarına basınç uygular. Benzer şekilde, bir yüzme havuzunda veya deniz suyunda banyo yaparsak, havuz suyu veya deniz suyu da tüm vücudumuza basınç uygular.
Belirli bir derinlikteki toplam su basıncı, örneğin 200 metre derinlikteki deniz suyu basıncı, atmosfer basıncı ve 200 metre derinlikte ölçülen basıncın toplamıdır. Yani, su basıncının yanı sıra...
Ayrıca deniz suyunun yüzeyini bastıran bir atmosfer de vardır.
Atmosfer basıncı tüm sıvı yüzeylerine etki eder ve basınç sıvının tüm kısımlarına dağılır. Bu nedenle, belirli bir derinlikteki sıvının toplam basıncı, üstteki sıvı tabakasının basıncından kaynaklanan basıncın yanı sıra atmosfer basıncından da etkilenir.
Bu açıklamayı daha iyi anlamak için, bir kaptaki sıvıyı inceleyelim.
Kabın dibindeki sıvı basıncı, elbette, üst kısmındaki sıvı basıncından daha yüksektir. Aşağı doğru inildikçe sıvı basıncı artar; tam tersine, kabın üst yüzeyine yaklaştıkça sıvı basıncı azalır.
Basınç miktarı ρ gh ile orantılıdır (ρ = yoğunluk, g = yerçekimi ivmesi ve h = yükseklik veya derinlik). Aynı derinlikteki her noktada basınç miktarı aynıdır. Bu, herhangi bir kaptaki tüm sıvılar için geçerlidir ve kabın şekline bağlı değildir.
Örneğin sıvının yüzeyine baskı uygulayarak dışarıdan basınç eklersek, sıvıdaki basınç artışı her yerde aynı olur. Dolayısıyla, dışarıdan basınç verildiğinde, sıvının her bölümü aynı miktarda basınca maruz kalır. Bu nedenle, aynı derinlikteki her noktada basınç her zaman aynıdır. Bu, Blaise Pascal'ın (1623-1662) adıyla ortaya atılan ve adlandırılan Pascal İlkesi'dir. Pascal, Fransız bir filozof ve bilim insanıdır.
Pascal ilkesi, kapalı bir yerde bulunan bir sıvıya uygulanan basıncın, sıvının her bir bölümüne ve kabın duvarlarına iletileceğini belirtir.
Pascal İlkesinin Uygulanması
Pascal ilkesine dayanarak, insanlar hayatı kolaylaştırmak için hem basit hem de karmaşık birçok araç üretmişlerdir. Bunlardan bazıları hidrolik asansörler, hidrolik frenler vb.dir.
Hidrolik Asansör Uygulaması / Hydraulic Lift
Hidrolik kaldırma sistemi, iki yüzeye sahip bir kaptan oluşur. Her iki yüzeyde de birer piston bulunur; soldaki pistonun yüzey alanı sağdaki pistonun yüzey alanından daha küçüktür. Piston yüzey alanı, kabın yüzey alanına göre ayarlanır. Kaplar, yağlayıcılar gibi sıvılarla doldurulur.
Yüzey alanı küçük olan piston aşağı doğru bastırıldığında, sıvının her bir parçası da aynı şekilde hareket eder.
Aşağı doğru bastırılır. Küçük yüzey alanına sahip bir pistonun uyguladığı basınç, sıvının tüm kısımlarına iletilir. Sonuç olarak, sıvı daha büyük yüzey alanına sahip pistonu yukarı doğru itene kadar bastırır. Bastırılan pistonun yüzey alanı küçük olduğundan, sıvıyı bastırmak için gereken kuvvet de küçüktür. Ancak basınç sıvının tüm kısımlarında devam ettiği için, sıvı büyük yüzey alanına sahip pistonu yukarı doğru ittiğinde bu küçük kuvvet değişir. İnsanlar nadiren büyük yüzey alanına sahip bir pistona giriş kuvveti uygularlar çünkü bu karlı değildir. Büyük yüzey alanına sahip pistonun üst kısmına genellikle kaldırılmak istenen nesneler veya şeyler (örneğin, bir araba) yerleştirilir.
Çok büyük kütleli bir arabanın sadece pistonlardan birine basılarak kolayca kaldırılmasına şaşırmayın. Pistonun yüzey alanı o kadar küçüktür ki, uyguladığımız kuvvet de küçüktür. Ancak, küçük giriş kuvveti, çıkış yüzey alanı büyükse, büyük bir çıkış kuvvetine dönüşebilir.
Örnek problem 1:
Bilinenler:
A 1 = 100 cm 2
A 2 = 250 cm 2
F 1 = 200 N
Aranıyor: F 2
Çözüm :
Örnek problem 2:
Bilinenler:
A² = 100 cm² = 100 x 10⁻⁴ m² = 0.01 m²
A² = 250 cm² = 250 x 10⁻⁴ m² = 0.025 m²
Yükün kütlesi = 200 kg
Yağın yoğunluğu (ρ) = 780 kg/ m³
Yağ sütununun yüksekliği (h) = 2 m
Yerçekimi ivmesi (g) = 10 m/ s²
Aranan:
Yükün denge halinde (hareket etmediği) olması için gereken minimum giriş kuvveti (F) nedir ?
Çözüm :
