Закон Паскаля: формулы, примеры задач, принципы, преимущества, рисунки
Понимание закона Паскаля
Закон Паскаля - один из законов физики, который имеет дело с жидкостями и силами, которые в них существуют. Изучение физики неполно, если вы не знаете закона Паскаля.
Закон Паскаля гласит:
Давление, оказываемое на жидкость в контейнере, будет передаваться во всех направлениях и одинакового размера.
Закон Паскаля был открыт Блезом Паскалем, французским ученым, жившим в 1623–1662 годах). По сути, Блез Паскаль был философом и теологом, но его увлечения математикой и физикой, особенно проективной геометрией, привели к тому, что он стал всемирно известный ученый всех времен, благодаря своим открытиям в области физики механики жидкости, связанным с давлением и силой, известным как Закон Паскаль.
Также читайте статьи, которые могут быть по теме: Полное определение и определение физики физик
Формулы закона Паскаля
Закон Паскаля сформулирован термином Па (Паскаль), который является производной единицей давления. В соответствии со звуком закон Паскаля формулируется следующим образом:
- F1 / F2 = сила на поверхности A или B (Н)
- A1 / A2 = Площадь поверхности A или B (м2)
- D1 / D2 = Диаметр поверхности A или B (м)
Применение закона Паскаля Самые известные из них - это гидравлическое подъемное оборудование или то, что широко известно как гидравлический домкрат. Любой объект, использующий термин «гидравлический», обычно является применением закона Паскаля. Например, домкрат гидравлический. Гидравлические домкраты часто используются для подъема тяжелых грузов, например, когда вам нужно заменить автомобильную шину.
Также читайте статьи, которые могут быть по теме: Полное определение силы в физике
История открытий физических понятий
Блез Паскаль (1623-1662) родился в Клермон-Ферране 19 июня 1623 года. В 1631 году семья переехала в Париж. Блез Паскаль - сын Этьена Паскаля, ученого и математика, родившегося в Клермоне. Этьен Паскаль, также королевский советник, позже назначенный президентом организации. Суд СПИДа в городе Клермон. Мать Паскаля, Антуанетта Бигуре, умерла, когда Паскалю было четыре года, вскоре после того, как он подарил ему младшую сестру Жаклин.
У него есть старшая сестра по имени Жильберте. Паскаль также провел гидродинамические и гидростатические исследования принципов работы гидравлических жидкостей. Его изобретения включают гидравлику пресса и шприц.
В 18 лет его тело было слабым, и у него был паралич верхних конечностей, поэтому Паскалю пришлось оставаться в постели. Пришлось проглотить достаточно еды, чтобы остаться в живых, хотя у него всегда болела голова. В возрасте 24 лет он и Жаклин отправились в Париж на медицинское обследование с использованием более сложного оборудования. Оказалось, что ему пришлось остаться в больнице. Сегодня в гости приезжают многие ученые, которые интересуются пустотным экспериментом (вакуумом), над которым он работает. Декарт пришел обсудить. К концу года его физическое здоровье позволило ему продолжить работу, проверяя теорию пустоты.
У него есть экспериментальная копия 31-дюймовой (78,7 см) трубки, наполненной ртутью, которая помещена вверх дном в ртутный сосуд. Паскаль хотел знать, какие силы удерживают ртуть в трубке и что заполняет пустое пространство в верхней части трубки. Он содержит: воздух? пары ртути? пустота?
В то время большинство ученых думали, что пустое пространство, хранящееся на ртути, было не чем иным, как вакуум (пустой), и несколько событий, которые раньше считались невозможными учеными, были замечены во время эксперимента. Выполнено. Это основано на мысли Аристотеля о том, что «создание» чего-то, что является «субстанцией», видимой или невидимой, и «субстанцией / субстанцией» постоянно движется. Закон Аристотеля таков: " Все, что движется, должно быть чем-то перемещено (Все, что движется, должно чем-то двигаться) “. Поэтому аристотелевские ученые заявили, что вакуум (сила всасывания) невозможен. Как это может быть? Затем показано доказательство:
- Свет, который проходит через нее, называется «вакуумом (пустым)» в стеклянной трубке.
- Аристотель писал, что все движется, должно быть движимо чем-то другим.. Следовательно, должно быть невидимое «что-то» для перемещения света через стеклянную трубку, а значит, в трубке не должно быть вакуума. Ни в стеклянной трубке, ни где-нибудь. Вакуума не существует, и что-то невозможно.
Проведя обширные эксперименты в этом направлении, в 1647 году Паскаль издал трактат. Опыт новых прикосновений видео («Новые эксперименты с вакуумом»), он подробно объясняет основное правило, что степень изменения жидкости (жидкости) может поддерживаться давлением воздуха. Это дает основания или свидетельство того, что действительно существует вакуум в колонке над трубкой жидкостного барометра. И утверждение Аристотеля было опровергнуто Паскалем. Вакуум есть! Нет ничего невозможного. Эти доказательства приводят к конфликту Паскаля с другими учеными, особенно с ведущими учеными до него, особенно с последователями Аристотеля, включая конфликт с Декартом.
Интеллект Паскаля был бесспорным, но с рождения он был очень слаб физически и склонен к болезням. В 1661 году умерла его сестра Жаклин. Паскаль выразил соболезнования своему старшему брату Жильберте и монахиням Жаклин. Год спустя состояние здоровья Паскаля ухудшилось, и он отказался от любой поступающей помощи или всего, что могло облегчить его боль.
Он хотел умереть в больнице - прямо как бедняк (богатые всегда умирают дома), но он не это имел в виду. 19 августа 1662 года рано утром Паскаль скончался после длительного периода без сознания. Причина смерти Паскаля точно не известна. Некоторые называют это из-за туберкулеза; другие упоминают отравление металлами или диспепсию, которая ослабляет функцию мозга. Паскаль оставил работу «Пензеи и провинциальные письма», которая не имела ничего общего с математикой.
Также читайте статьи, которые могут быть по теме: «Материальная физика» Определение интенсивности & (Формула - Уровень интенсивности звука - Применение звуковой волны)
Уравнения закона Паскаля
Паскаль также писал о гидростатике, описывая свои эксперименты с использованием барометра, чтобы объяснить свою теорию. по уравнению жидкостей, который был опубликован только через год после его смерть. Его статья об уравнении жидкостей побудила Симиона Стевина проанализировать гидростатический парадокс и изложить так называемый последний закон гидростатики:
«Что жидкость передает сжимающую силу одинаково во всех направлениях»
который стал известен как закон Паскаля. Закон Паскаля считается важным из-за взаимосвязи между теорией жидких тел и теорией газов, а также из-за изменений в форме обоих, которые позже стали известны как гидродинамическая теория. Закон Паскаля (1658 г.)«Если жидкость подвергается давлению, давление будет распространяться во всех направлениях без увеличения или уменьшения своей силы». Закон Паскаля гласит, что Давление, оказываемое жидкостью в замкнутом пространстве, передается одинаково во всех направлениях.
Каждая точка на одной и той же глубине имеет одинаковое давление. Это относится ко всем жидкостям в любой емкости и не зависит от формы емкости. При добавлении внешнего давления, например, при нажатии на поверхность жидкости, увеличение давления в жидкости одинаково во всех направлениях. Таким образом, если задано внешнее давление, каждая часть жидкости получает одинаковое распределение давления (Lohat, 2008).
В соответствии с законом Паскаль что давлениеподаваемый в жидкость в замкнутом пространстве будет передаваться одинаково во всех направлениях, тогда давление, которое поступает в первую присоску, будет таким же, как давление на вторую присоску (Kanginan, 2007).
Давление в жидкости можно сформулировать с помощью следующего уравнения.
п = F: А
так что юридическое уравнение Паскаль можно записать следующим образом.
п1 = P2
F1: А1 = F2: А2
Где:п=давление(паскаль),
F= сила (ньютоны),
А= площадь поверхностипоперечное сечение (м2).
Из закона Паскаль Известно, что приложение небольшой силы к всасыванию с малой площадью поперечного сечения может создавать большую силу на всасывании с большой площадью поперечного сечения (Kanginan, 2007). Этот принцип используется в инженерном оборудовании, которое широко используется людьми в жизни, таком как гидравлические домкраты, гидравлические насосы и гидравлические тормоза (Azizah & Rokhim, 2007).
Также читайте статьи, которые могут быть по теме: Звуковые волны: характеристики, свойства, источники, примеры, теория, частота
Принципы применения закона Паскаля
Принцип работы гидравлического домкрата
Принцип работы гидравлического домкрата заключается в использовании закона Паскаль. Гидравлический домкрат состоит из двух соединенных между собой трубок разного диаметра. Каждый закрыт и наполнен водой. Автомобиль ставится на пробку большого диаметра. Если мы приложим небольшую силу к трубе малого диаметра, давление будет распространяться равномерно во всех направлениях, включая большую трубу, в которой находится автомобиль (Anonymous, 2009a). Если сила F1 применяется к небольшому всасыванию, давление в жидкости будет увеличиваться с F1/ А1. Восходящая сила, оказываемая жидкостью на большее всасывание, складывается из этого давления, умноженного на площадь A2.
Если эту силу назвать F2, получил
F2 = (F: A1) x A2
Если2 намного больше, чем A1, меньшая сила (F1) можно использовать для создания гораздо большей силы (F2), чтобы поднять груз, помещенный на всасывающий патрубок большего размера (Tipler, 1998).
Ниже приведен пример расчета давления на гидравлический домкрат. Например, гидравлический домкрат имеет две присоски сечением А1 = 5,0 см2 и площадь поперечного сечения A2 = 200 см2. Когда задана сила F1 200 ньютонов, на всасывании с площадью поперечного сечения A2 создаст силу F2 = (F1: А1) x A2 = (200: 5) x 200 = 8000 ньютонов.
Принцип работы гидравлического тормоза
В основе работы торможения лежит использование трения и закона Паскаль. Эта сила трения будет противодействовать движению транспортного средства, так что транспортное средство может остановиться (Triyanto, 2009). Гидравлические тормоза наиболее широко используются в легковых и легких грузовиках. Гидравлические тормоза используют принцип закона пAscal при этом давление на маленький поршень будет передаваться на большой поршень, который сопротивляется движению диска.
Жидкость в поршне можно заменить любой В гидравлических тормозах обычно используется тормозная жидкость, потому что вместе с маслом она может одновременно смазывать поршень, чтобы он не застревал (немедленно возвращайтесь в исходное положение, если тормоз отпущен). Есть опасения, что при использовании воды возникнет ржавчина (Anonymous, 2009).
Принцип работы гидравлического насоса
При запуске конкретной системы или для помощи в работе системы мы нередко используем гидравлические контуры. Например, для облегчения подъема серии контейнеров с грузом в тысячи тонн используется гидравлическая система.
Гидравлическая система - это технология, в которой жидкость, обычно масло, используется для линейного или вращательного движения. Эта система работает по принципу Паскальто есть, если жидкость подвергается давлению, давление будет распространяться во всех направлениях, не увеличивая или не уменьшая его прочность. Принцип гидравлического контура заключается в использовании рабочей жидкости в виде жидкости, которая перемещается гидравлическим насосом для запуска определенной системы (Anonymous, 2009).
Гидравлический насос использует кинетическую энергию перекачиваемой в колонне жидкости, и эта энергия внезапно переходит в другую форму энергии (энергию сжатия). Этот насос служит для преобразования механической энергии в гидравлическую. Гидравлический насос работает, всасывая масло из гидравлического бака и проталкивая его в гидравлическую систему в виде потока (поток). Этот поток используется путем преобразования его в давление. Давление создается за счет блокировки потока масла в гидравлической системе.
Это сопротивление может быть вызвано отверстиями, цилиндрами, гидравлическими двигателями и приводами. Гидравлические насосы бывают двух типов, а именно:положительный а также поршневой насос непрямого действия (Азиз, 2009). Существует два типа оборудования, которое обычно используется для преобразования гидравлической энергии в механическую, а именно гидравлические двигатели и приводы. Гидравлический двигатель преобразует гидравлическую энергию в механическую, используя поток масла в системе. преобразовать ее в энергию вращения, которая используется для привода колес, трансмиссии, насосов и прочего (Санджая, 2008).
Также читайте статьи, которые могут быть по теме: Изучение типов приборов для измерения длины по физике
Преимущества и примеры закона Паскаля в повседневной жизни
Закон Паскаля используется в инженерных инструментах, которые помогают во многих человеческих работах, в том числе: гидравлические домкраты, гидронасосы, автоподъемники, гидравлические машины, гидравлические прессы и тормоза гидравлический. Ниже приводится обсуждение того, как некоторые инструменты работают с использованием принципов закона Паскаля.
- Закон Паскаля о гидравлических домкратах
Гидравлический домкрат - это простое приложение закона Паскаля. Ниже приводится принцип работы гидравлического домкрата, основанный на законе Паскаля. Когда на небольшую присоску действует сжимающая сила, она передается жидкостью (маслом), содержащейся в насосе. В результате, согласно закону Паскаля, масло в домкрате создает подъемную силу на большой присоске и может поднять на нее нагрузку.
- Закон Паскаля об автомобильных подъемных гидравлических машинах
Следующее применение закона Паскаля состоит в том, что эта гидравлическая машина автомобильного подъемника работает по тому же принципу, что и гидравлический домкрат. Разница заключается в соотношении площади поперечного сечения используемого отсоса. В двигателе автомобильного подъемника соотношение площадей поперечного сечения двух присосок очень велико. так что создаваемая в трубе подъемная сила имеет большое поперечное сечение и может использоваться для поднимите машину.
- Закон Паскаля о гидравлических тормозах
Следующее применение закона Паскаля - гидравлические тормоза, используемые в автомобилях. Когда вы нажимаете педаль тормоза, усилие, которое вы прикладываете к педали, передается на главный цилиндр, в котором находится тормозная жидкость. Кроме того, тормозная жидкость будет давить на тормозные колодки, которые соединены с металлическим диском, так что между тормозными колодками и металлическим диском возникает трение. Эта сила трения в конечном итоге остановит вращение колеса.
Также читайте статьи, которые могут быть по теме: Формула физической силы
Примеры вопросов и ответов о законе Паскаля
Между собой соединены две трубки разной площади поперечного сечения. Эти трубки наполнены водой, и каждая поверхность трубки покрыта отсосом. Площадь всасывания A1 = 50 см2 а площадь всасывания A2 250 см2. Когда на присоске А1 при нагрузке 100 Н. Какая минимальная сила должна действовать на A2 чтобы груз можно было поднять?
Известен
- А1 = 50 см2
- А2 = 250 см2
- F1 = 100 Н
- Спросил F2 = … ?
Отвечать
- F1/ А1 = F2/ А2
- 100/50 = F2/100
- F2 = 100. 100/50 = 200 Н
Давление (p) - физическая единица, выражающая силу (F) на единицу площади (A).
P: давление в паскалях (давление)
F: Сила в ньютонах (Сила)
A: Площадь поверхности в м2 (Площадь)
Единица давления часто используется для измерения прочности жидкости или газа. Единицы давления могут быть связаны с единицами объема (содержания) и температуры. Чем выше давление в месте с таким же содержимым, тем выше температура. Этим можно объяснить, почему температура в горах ниже, чем в низинах, потому что в низинах давление выше.
Однако это утверждение не всегда верно или, за исключением водяного пара, водяного пара, если давление увеличивается, произойдет переход от газа обратно к жидкости. (цитата из википедии: конденсация). Формула давления также может быть использована для объяснения того, почему заточенный нож и его поверхность становятся более острыми. Чем меньше площадь поверхности, тем выше будет сила давления.
Давление воздуха можно измерить с помощью барометра. Текущие или предыдущие единицы популярного давления следующие:
- атмосфера (атм)
- манометрические единицы:
- сантиметры, дюймы и миллиметры ртутного столба (торр)
- Шаблон: Якорь Эквивалентная высота водяного столба, включая миллиметры (мм H2O), сантиметры (cm H2O), метры, дюймы и футы водяного столба
- пользовательские единицы:
- сон, тонна-сила (короткая), тонна-сила (длинная), фунт-сила, унция-сила и фунт-дюйм на квадрат
- тонна-сила (короткая) и тонна-сила (длинная) на квадратный дюйм
- метрические единицы, не относящиеся к системе СИ:
- бар, децибар, миллибар
- килограмм-сила или килопонд на квадратный сантиметр (атмосферное давление)
- грамм-сила и тонна-сила (метрическая тонна-сила) на квадратный сантиметр
- Барье (дин на квадратный сантиметр)
- килограмм-сила и тонна-сила на квадратный метр
- квадратный метр stheneper (пьезо)
Пример задачи закона Паскаля
1. Автоподъемник с площадью всасывания 0,10 м каждый2 и 4 × 10–4 м2 Используется для подъема автомобиля массой 2 × 104 Н. Какое усилие нужно приложить к маленькой присоске?
Отвечать:
2. Цилиндрический гидравлический насос имеет радиус 4 см и 20 см. Если малый поршень нажимается с силой 200 Н, какая сила создается на большом поршне?
Отвечать:
3. Поднимают автомобиль с помощью гидравлического домкрата. Если большая труба имеет радиус 25 см, а маленькая - 2 см. Какое усилие необходимо приложить к маленькой трубе, если вес автомобиля составляет 15 000 Н?
Отвечать: На основе закона Паскаля
БИБЛИОГРАФИЯ
- Азиза, С. Н. & Нур Рохим. 2007. Справочник по физическому обогащению. Суракарта: PT. Real Graphic Media.
- Азиз, Харимул, 2008. Гидравлический насос. ( http://kharimulaziz.blogspot.com/2009/04/pompa-hidrolik.html, 21 мая 2017 г.).
- Аноним, 2009. Принцип работы гидравлического домкрата. ( http://www.fisikaasyik.com/home02/content/view/201/44/.html, по состоянию на 21 мая 2017 г.).
- Кангинан, Мартен. 2007. Физика для старшей школы XI класса. Джакарта: Эрланга.
- Лохат, А. 2008 г. Принцип Паскаля. ( http://www.gurumuda.com/prinsip-pascal.html, по состоянию на 21 мая 2017 г.).
- Резник, Хэлидей. 1985. Физика Том 1 Третье издание. Переведите. Джакарта: Эрланга.
- Санджая. 2008. Новости науки и технологий. ( http://berita-iptek.blogspot.com/2008/06/pompa-hidrolik.html, по состоянию на 21 мая 2017 г.).
- Типлер, П. А. 1998. Физика для науки и техники. Джакарта: Эрланга
- Питер, Онгга и т. Д. 2009. Студенческое представление о гидростатическом давлении. Джокьякартский государственный университет (онлайн)