پاسکل کے قانون کو سمجھنا
جب کار کو اٹھانے کے لیے استعمال کیا جائے تو ہائیڈرولک جیک/لفٹ کیسے کام کرتا ہے؟ جب گاڑی کو سست کرنے کے لیے استعمال کیا جاتا ہے تو ہائیڈرولک بریک کیسے کام کرتے ہیں؟
جیسا کہ ہم نے Fluid Pressure کے موضوع میں سیکھا ، ہر سیال ان تمام اشیاء پر دباؤ ڈالتا ہے جن سے وہ رابطہ میں آتا ہے۔ ہم جو پانی شیشے میں ڈالتے ہیں وہ شیشے کی دیواروں پر دباؤ ڈالتا ہے۔ اسی طرح جب ہم سوئمنگ پول یا سمندری پانی میں نہاتے ہیں تو پانی ہمارے پورے جسم پر دباؤ ڈالتا ہے۔
ایک دی گئی گہرائی میں پانی کا کل دباؤ، مثال کے طور پر، 200 میٹر کی گہرائی میں سمندری پانی کا دباؤ، سمندر کی سطح پر ڈالے جانے والے ماحولیاتی دباؤ اور 200 میٹر کی گہرائی میں ناپے گئے دباؤ کا مجموعہ ہے۔ لہٰذا، پانی کی اوپری تہہ کے نیچے پانی پر دباؤ ڈالنے کے علاوہ، فضا یا ہوا بھی ہے، جو سطح سمندر پر دباؤ ڈالتی ہے۔
اوپر کی سیال کی تہہ کے ذریعے جو دباؤ ڈالا جاتا ہے اسے اندرونی دباؤ کے طور پر بیان کیا جا سکتا ہے کیونکہ یہ سیال کے اندر پیدا ہوتا ہے، جب کہ فضا کے دباؤ کو بیرونی دباؤ کے طور پر بیان کیا جا سکتا ہے کیونکہ ماحول سیال سے الگ ہے۔ وایمنڈلیی دباؤ سیال کی پوری سطح پر کام کرتا ہے اور پورے سیال میں منتقل ہوتا ہے۔ لہذا، ایک دی گئی گہرائی میں کل سیال کا دباؤ نہ صرف اوپر کی سیال کی تہہ کے دباؤ سے بلکہ ماحولیاتی دباؤ سے بھی متاثر ہوتا ہے۔
اس وضاحت کو بہتر طور پر سمجھنے کے لیے، آئیے ایک کنٹینر میں موجود مائع کو دیکھتے ہیں۔
کنٹینر کے نچلے حصے میں مائع کا دباؤ قدرتی طور پر اس کے اوپر والے مائع کے دباؤ سے زیادہ ہوتا ہے۔ آپ جتنا نیچے جائیں گے، مائع کا دباؤ اتنا ہی زیادہ ہوگا۔ اس کے برعکس، آپ جتنے کنٹینر کے اوپر جائیں گے، مائع کا دباؤ اتنا ہی کم ہوگا۔
دباؤ کی شدت ρ gh (ρ = کثافت، g = کشش ثقل کی وجہ سے سرعت اور h = اونچائی یا گہرائی) کے متناسب ہے۔ ایک ہی گہرائی میں ہر نقطہ پر، دباؤ کی شدت ایک ہی ہے. یہ کسی بھی کنٹینر میں موجود تمام مائعات پر لاگو ہوتا ہے اور یہ کنٹینر کی شکل پر منحصر نہیں ہوتا ہے۔
اگر ہم بیرونی دباؤ کو لاگو کرتے ہیں، مثال کے طور پر مائع کی سطح پر دبانے سے، مائع کے اندر دباؤ میں اضافہ ہر جگہ یکساں ہوتا ہے۔ لہذا، جب بیرونی دباؤ کا اطلاق ہوتا ہے تو، مائع کے ہر حصے کو دباؤ کا ایک ہی حصہ ملتا ہے۔ لہذا، دباؤ ہمیشہ ایک ہی گہرائی میں ہر نقطہ پر ایک جیسا ہوتا ہے۔ یہ پاسکل کا اصول ہے، جسے اس کے بانی، بلیز پاسکل (1623–1662) کے نام پر تجویز کیا گیا اور اس کا نام دیا گیا۔ پاسکل ایک فرانسیسی فلسفی اور سائنسدان تھا۔
پاسکل کا اصول یہ بتاتا ہے کہ بند کنٹینر میں مائع پر جو دباؤ لگایا جاتا ہے وہ سیال کے ہر حصے اور کنٹینر کی دیواروں کو یکساں طور پر منتقل کیا جائے گا۔
ریاضی کے لحاظ سے اسے اس طرح لکھا جا سکتا ہے:
معلومات :
p = پریشر، F = فورس، A = سطح کا رقبہ
اندر کا لفظ لاگو ہونے والے دباؤ کی نمائندگی کرتا ہے، جبکہ لفظ آؤٹ دباؤ کو ظاہر کرتا ہے۔
پاسکل کے اصول کا اطلاق
پاسکل کے اصول کی رہنمائی میں، انسانوں نے زندگی کو آسان بنانے کے لیے بہت سے ٹولز تیار کیے ہیں، سادہ اور نفیس دونوں۔ ان میں سے کچھ میں ہائیڈرولک جیک، ہائیڈرولک لفٹیں، ہائیڈرولک بریک اور مزید شامل ہیں۔
ہائیڈرولک جیک یا لفٹ
ہائیڈرولک جیک یا لفٹ کیسے کام کرتی ہے تصویر میں دکھایا گیا ہے۔
ایک ہائیڈرولک جیک ایک برتن پر مشتمل ہوتا ہے جس کی دو سطحیں ہوتی ہیں۔ دونوں سطحوں پر ایک پسٹن ہے، بائیں جانب پسٹن کی سطح کا رقبہ دائیں جانب پسٹن کے سطحی رقبے سے چھوٹا ہے۔ پسٹن کی سطح کا رقبہ برتن کی سطح کے رقبے کے مطابق ہوتا ہے۔ برتن مائع سے بھرا ہوا ہے، جیسے چکنا کرنے والا۔
اگر پسٹن، جس کی سطح کا رقبہ چھوٹا ہے، کو نیچے دھکیل دیا جائے، تو مائع کا ہر حصہ بھی اس کے ساتھ چلا جاتا ہے۔
دبایا پسٹن کی طرف سے ایک چھوٹے سے سطحی رقبہ (بائیں تصویر) کے ذریعے دباؤ کی مقدار مائع کے تمام حصوں میں منتقل ہوتی ہے۔ نتیجے کے طور پر، مائع پسٹن پر اس وقت تک دباتا ہے جب تک کہ پسٹن کو اوپر نہ کیا جائے۔ دبائے جانے والے پسٹن کی سطح کا رقبہ چھوٹا ہے، اس لیے مائع کو دبانے کے لیے درکار قوت بھی کم ہے۔ لیکن چونکہ دباؤ (دباؤ = قوت / یونٹ کا رقبہ) پورے مائع میں منتقل ہوتا ہے، اس لیے چھوٹی قوت ایک بہت بڑی قوت میں بدل جاتی ہے جب مائع ایک بڑی سطح کے علاقے کے ساتھ دائیں جانب پسٹن پر دباتا ہے۔ لوگوں کے لیے سطح کے بڑے رقبے والے پسٹن پر ان پٹ فورس لگانا نایاب ہے، کیونکہ یہ منافع بخش نہیں ہے۔ ایک بڑے سطح کے رقبے کے ساتھ پسٹن کے اوپری حصے میں، جس چیز کو اٹھایا جانا ہے (مثال کے طور پر، ایک کار) کو عموماً رکھا جاتا ہے۔
حیران نہ ہوں اگر ایک بہت بڑے ماس والی گاڑی کو آسانی سے پسٹن میں سے کسی ایک کو دبانے سے اٹھایا جا سکتا ہے۔ پسٹن کی سطح کا رقبہ بہت چھوٹا ہے، اس لیے جو قوت ہم لگاتے ہیں وہ بھی چھوٹی ہے۔ تاہم، اگر آؤٹ پٹ سطح کا رقبہ بہت بڑا ہو تو اس چھوٹی ان پٹ فورس کو بہت بڑی آؤٹ پٹ فورس میں تبدیل کیا جا سکتا ہے۔
اگر ہائیڈرولک جیک بہت بھاری گاڑی کو اٹھانے کے لیے ڈیزائن کیا گیا ہے، تو ڈیزائنر کو کار کی کشش ثقل اور جیک کی آؤٹ پٹ فورس پر غور کرنے کی ضرورت ہے۔ کار کا وزن جتنا زیادہ اٹھایا جائے گا، جیک کا آؤٹ پٹ سطح کا رقبہ اتنا ہی زیادہ ہوگا۔ کم از کم، ہائیڈرولک جیک کے ذریعے پیدا ہونے والی آؤٹ پٹ فورس کو اٹھائے جانے والے شے کے وزن سے زیادہ یا اس کے برابر ہونا چاہیے۔
مثال سوال 1:
A 1 = 100 سینٹی میٹر 2
A 2 = 250 سینٹی میٹر 2
F 1 = 200 N
پوچھا: F 2
بحث
مثال سوال 2:
معلوم ہوا ہے کہ:
A 1 = 100 سینٹی میٹر 2 = 100 x 10 -4 میٹر 2 = 0,01 میٹر 2
A 2 = 250 سینٹی میٹر 2 = 250 x 10 -4 m 2 = 0,025 m 2
لوڈ ماس = 200 کلوگرام
تیل کی کثافت (ρ) = 780 kg/m 3
تیل کے کالم کی اونچائی (h) = 2 میٹر
کشش ثقل کی وجہ سے سرعت (g) = 10 m/s 2
پوچھا: کم از کم ان پٹ فورس (F) کیا ہے تاکہ بوجھ توازن میں رہے (لوڈ حرکت نہیں کرتا)؟
جواب:
