Legea lui Pascal spune: „Dacă presiunea externă este aplicată unui sistem închis, presiunea în orice punct al fluidului va crește proporțional cu presiunea externă aplicată”.
Ați văzut vreodată când un atelier de reparații a schimbat anvelopele? Dacă da, cu siguranță veți vedea că mașina sau chiar camionul sunt ridicate mai întâi folosind un mic instrument numit cric.
Desigur, se pune întrebarea cum un jack poate ridica o mașină care cântărește chiar de mii de ori de la jack.
Răspunsul la această întrebare este explicat de o lege numită Legea lui Pascal. Pentru mai multe detalii, să vedem mai multe despre legea lui Pascal, împreună cu un exemplu al problemei.
Înțelegerea legii lui Pascal
În secolul al XVI-lea, un filozof și om de știință pe nume Blaise Pascal a inventat o lege numită Legea lui Pascal. Această lege prevede:
"Dacă presiunea externă este aplicată unui sistem închis, presiunea în orice punct al fluidului va crește proporțional cu presiunea aplicată extern."
Știința de bază a acestei legi este presiunea, unde presiunea aplicată fluidului cu un sistem închis va fi egală cu presiunea care iese din sistem.
Datorită lui, au început apoi să apară inovații, în special pentru a depăși problema ridicării unei încărcături grele. Exemple sunt cricuri, pompe și sisteme hidraulice la frânare.
Formulă
Înainte de a merge la ecuațiile sau formulele Legii lui Pascal, trebuie să învățăm știința de bază, și anume presiunea. Definiția generală a presiunii este efectul sau o forță care acționează pe o suprafață. Formula generală pentru ecuație este:
P = F / A
Unde :
P este presiunea (Pa)
F este forța (N)
A este suprafața efectivă (m2)
Ecuația matematică a legii lui Pascal este foarte simplă unde:
Citește și: Structura, funcțiile și imaginile bacteriene [COMPLET]Enter = Exit
Cu imaginea de mai sus, ecuația Legii lui Pascal poate fi scrisă ca:
P1 = P2
F1 / A1 = F2 / A2
Cu:
P1: presiunea de intrare (Pa)
P2: presiune de ieșire (Pa)
F1: forță aplicată (N)
F2: forța produsă (N)
A1: aria de forță aplicată (m2)
A2: suprafața rezultată (m2)
În plus, există un alt termen folosit în aplicarea legii lui Pascal, care este denumit avantaj mecanic. În general, avantajul mecanic este raportul dintre forța pe care o poate produce un sistem și forța care trebuie aplicată. Matematic, avantajul mecanic poate fi scris:
avantaj mecanic = F2 / F1
La fel ca în exemplul unui elevator hidraulic, fluidul din sistem va avea întotdeauna același volum.
Prin urmare, ecuația pentru Legea lui Pascal poate fi, de asemenea, scrisă ca un raport al volumului în și în afara căruia:
V1 = V2
sau poate fi scris ca
A1.h1 = A2.h2
Unde :
V1 = volumul împins
V2 = scăderea volumului
A1 = zona secțiunii de intrare
A2 = ieșire din secțiune
h1 = adâncimea secțiunii primite
h2 = înălțimea secțiunii de ieșire
Exemplu de probleme
Următoarele sunt câteva exemple și discuții despre probleme legate de aplicarea legii lui Pascal, astfel încât să puteți înțelege mai ușor.
Exemplul 1
O manetă hidraulică este utilizată pentru a ridica o sarcină de 1 tonă. Dacă raportul dintre secțiunile transversale este de 1: 200, care este forța minimă care trebuie aplicată manetei hidraulice?
Răspuns:
A1 / A2 = 1: 200
m = 1000 kg, apoi W = m. g = 1000. 10 = 10000 N
F1 / A1 = F2 / A2
F1 / F2 = A1 / A2
F1 / 10000 = 1/200
F1 = 50N
Deci, forța pe care trebuie să o facă sistemul este de 50N
Exemplul 2
Avantajul mecanic al unei pârghii hidraulice are o valoare de 20. Dacă o persoană dorește să ridice o mașină cu o greutate de 879 kg, ce forță trebuie să facă sistemul?
Răspuns:
m = 879 kg, apoi W = mg = 879. 10 = 8790 N
câștig mecanic = 20
F2 / F1 = 20
8790 / F1 = 20
F1 = 439,5 N
deci forța exercitată asupra pârghiei este de 439,5 N
Citește și: 1 an câte săptămâni? (De la ani la săptămâni) Iată răspunsulExemplul 3
O manetă hidraulică are un diametru al pistonului de admisie de 14 cm și un diametru de ieșire de 42 cm. Dacă pistonul coboară la o adâncime de 10 cm, care este înălțimea pistonului care este ridicat?
Răspuns:
Pistonul are o suprafață circulară, astfel încât aria sa este
A1 = π. r12 = 22/7. (14/2) 2 = 154 cm2
A2 = π. r22 = 22/7. (42/2) 2 = 1386 cm2
h1 = 10 cm
atunci
A1. h1 = A2. h2
154. 10 = 1386. h2
h2 = 1540/1386
h2 = 1,11 cm
Deci pistonul care este ridicat are 1,11 cm înălțime
Exemplul 4
Un compresor cu furtun atașat la robinet are un diametru de 14 mm. Dacă un pulverizator cu un diametru al duzei de 0,42 mm este instalat la capătul furtunului și când compresorul este pornit, presiunea se măsoară la 10 bari. Determinați cantitatea de forță de evacuare a aerului care iese din duză dacă presiunea compresorului nu scade.
Răspuns :
Furtunurile și găurile au o zonă de secțiune transversală circulară
Apoi, suprafața găurii este
A2 = π. r22 = 22/7. (1,4 / 2) 2 = 1,54 mm2
"Amintiți-vă că legea lui Pascal explică faptul că presiunea în interior este egală cu presiunea în afară."
Astfel, forța aeriană de ieșire este:
P = F / A
F = P. A
F = 10 bari. 1,54 mm2
schimbați bara unității în pascal și mm2 în m2
atunci
F = 106 Pa. 1,54 x 10-6 m2
F = 1,54 N
Deci forța vântului care iese este de 1,54 N
Astfel, discuția despre legea lui Pascal, sperăm că vă poate fi utilă.