Pascalov zakon: formule, primeri problemov, načela, koristi, slike

Razumevanje Pascalovega zakona

Pascalov zakon je eden od zakonov v fiziki, ki obravnava tekočine in sile, ki v njih obstajajo. Študij fizike je nepopoln, če ne poznate Pascalovega zakona.

Pascalov zakon se glasi:

Pritisk na tekočino v posodi se bo prenašal v vse smeri in enake velikosti

---

Pascalov zakon je odkril Blaise Pascal, francoski znanstvenik, ki je živel v letih 1623-1662). Blaise Pascal je bil v bistvu filozof in teolog, toda njegovi hobiji v matematiki in fiziki, zlasti projektivna geometrija, so privedli do tega, da je postal svetovno znani znanstvenik vseh časov, zahvaljujoč svojim odkritjem na področju fizike mehanike tekočin, povezanih s tlakom in silo, znanim kot zakon Pascal.

---

Preberite tudi članke, ki so lahko povezani: Popolna definicija in definicija fizike Fisik

---

Pascalove zakonske formule

Pascalov zakon je oblikovan z izrazom Pa (Pascal), ki je izpeljana enota za tlak. Pascalov zakon je v skladu z zvokom oblikovan tako:

Informacije:

• F1 / F2 = sila na površino A ali B (N)
• A1 / A2 = površina A ali B (m2)
• D1 / D2 = premer površine A ali B (m)

---

Pascalova uporaba zakona Najbolj znane so tiste, ki jih najdemo v hidravlični dvižni opremi ali kar je splošno znano kot hidravlična dvigala. Vsak predmet, ki uporablja izraz hidravlika, je običajno uporaba Pascalovega zakona. Na primer hidravlična dvigalka. Hidravlične dvigalke se pogosto uporabljajo za dvigovanje težkih delov, na primer kadar morate zamenjati avtomobilsko pnevmatiko

---

Preberite tudi članke, ki so lahko povezani: Popolna definicija sile v fiziki

---

Zgodovina odkritih konceptov fizike

Blaise Pascal (1623-1662) se je rodil v Clermont Ferrandu 19. junija 1623. Leta 1631 se je družina preselila v Pariz. Blaise Pascal je sin Etiena Pascala, znanstvenika in matematika, rojenega v Clermontu. Etienne Pascal, tudi kraljev svetovalec, ki je bil kasneje imenovan za predsednika organizacije sodišče za pomoč v mestu Clermont. Pascalova mati, Antoinette Bigure, je umrla, ko je bil Pascal star štiri leta kmalu po tem, ko mu je dal mlajšo sestro Jacqueline.

---

Ima starejšo sestro Gilberte. Pascal je izvedel tudi hidrodinamične in hidrostatične študije, načela hidravličnih tekočin. Njegovi izumi vključujejo stiskalno hidravliko in brizgo.

---

Pri 18 letih je bilo njegovo telo šibko in imel je paralizo zgornjih okončin, zato je moral Pascal ostati v postelji. Moral je pogoltniti dovolj hrane, da je ostal živ, čeprav ga je vedno bolela glava. Pri 24 letih sta z Jacqueline odšla v Pariz na zdravniški pregled z bolj izpopolnjeno opremo. Izkazalo se je, da mora ostati v bolnišnici. Danes na obisk prihajajo številni znanstveniki, ki jih zanima prazen eksperiment (vakuum), na katerem dela. Descartes je prišel razpravljati. Do konca leta mu je fizično zdravje omogočilo, da je še naprej delal in preizkušal teorijo praznine.

---

Ima eksperimentalno kopijo 31-palčne (78,7 cm) cevi, napolnjene z živim srebrom, ki je postavljena na glavo v živosrebrno skledo. Pascal je želel vedeti, katere sile zadržujejo živo srebro v cevi in ​​kaj zapolnjuje prazen prostor na vrhu živega srebra. Ali vsebuje: zrak? hlapi živega srebra? praznina?

---

Takrat je večina znanstvenikov mislila, da prazen prostor, shranjen na živem srebru, ni nič drugega kot vakuum (prazen) in med poskusom je bilo opaziti več dogodkov, ki so jih znanstveniki prej šteli za nemogoče Končano. To temelji na misli Aristotela, da se "ustvarjanje" nečesa, kar je "snov", bodisi vidna ali nevidna, in "snov / snov" večno premika. Aristotelov zakon je naslednji: " Vse, kar se premika, mora nekaj premakniti (Vse, kar je v gibanju, mora nekaj premakniti) “. Zato so aristotelski znanstveniki trdili, da je vakuum (sesalna sila) nemogoč. Kako je lahko? Potem je prikazan dokaz:

---

• Svetloba, ki prehaja skozenj, se v stekleni cevi imenuje "vakuum (prazen)".
• Aristotel je zapisal, vse se premika, mora ganiti nekaj drugega. Zato mora obstajati nevidno "nekaj", da se svetloba premika skozi stekleno cev, zato v cevi ni vakuuma. Ne v stekleni cevi in ​​nikjer. Vakuum ne obstaja in nekaj je nemogoče.

---

Po obsežnih poskusih v tej smeri je Pascal leta 1647 izdal razpravo Izkušnje nouvelles touchant le video ("Novi poskusi z vakuumom") podrobno razloži osnovno pravilo, da lahko stopnjo variacije tekočine (tekočine) podpira zračni tlak. To zagotavlja razloge ali dokaze, da je v stolpcu nad barometrsko cevjo za tekočino res vakuum. In Aristotelovi izjavi je Pascal nasprotoval. Vakuum je prisoten! Ni nekaj nemogočega. Ti dokazi povzročajo, da se Pascal spopada z drugimi znanstveniki, zlasti z vodilnimi znanstveniki pred njim, zlasti z Aristotelovimi privrženci, vključno s konfliktom z Descartesom.

---

Pascalova inteligenca je bila nedvomna, a od rojstva je bil fizično zelo šibek in nagnjen k boleznim. Leta 1661 je umrla njegova sestra Jacqueline. Pascal je izrazil sožalje svojemu starejšemu bratu Gilberteju in redovnicam Jacqueline. Leto kasneje se je Pascalovo zdravstveno stanje poslabšalo in zavrnil je vso pomoč ali karkoli, kar bi mu lahko olajšalo bolečino.

---

Želel je umreti v bolnišnici - tako kot revni (bogati ljudje vedno umirajo doma), vendar tega ni mislil resnično. 19. avgusta 1662 je v zgodnjih jutranjih urah Pascal umrl po dolgem obdobju nezavesti. Pascalov vzrok smrti ni jasno znan. Nekateri ga imenujejo zaradi tuberkuloze; drugi omenjajo zastrupitev s kovinami ali dispepsijo, ki oslabi delovanje možganov. Pascal je pustil delo z naslovom Pensees and Provincial Letters, ki ni imelo nič skupnega z matematiko.

---

Preberite tudi članke, ki so lahko povezani: "Fizika materiala" Opredelitev jakosti & (Formula - Raven intenzivnosti zvoka - Uporaba zvočnega vala)

---

Pascalove enačbe zakona

Pascal je pisal tudi o hidrostatiki in opisoval svoje poskuse z uporabo barometra za razlago svoje teorije o enačbi tekočin, ki je bila objavljena šele eno leto zatem njegovo smrt. Njegov članek o enačbi tekočin je Simiona Stevina spodbudil k analizi hidrostatičnega paradoksa in določitvi tistega, kar je znano kot zadnji zakon hidrostatike:

---

"Da tekočina prenaša tlačno silo enako v vse smeri"

---

ki je postal znan kot Pascalov zakon. Pascalov zakon velja za pomembnega zaradi razmerja med teorijo tekočih teles in teorijo plinov ter zaradi sprememb oblike obeh, ki so postale znane kot hidrodinamična teorija. Pascalov zakon (1658)"Če je tekočina izpostavljena pritisku, se bo tlak širil v vse smeri, ne da bi povečal ali zmanjšal svojo moč." Pascalov zakon tako določa Tlak, ki ga izvaja tekočina v zaprtem prostoru, se prenaša enako v vse smeri.

---

Vsaka točka na isti globini ima enak pritisk. To velja za vse tekočine v kateri koli posodi in ni odvisno od oblike posode. Ko dodamo zunanji tlak, na primer s pritiskom na površino tekočine, je povišanje tlaka v tekočini enako v vseh smereh. Torej, če dobimo zunanji tlak, dobi vsak del tekočine enako razporeditev tlaka (Lohat, 2008).

---

V skladu z zakonom Pascal to pritiskpodana tekočini v zaprtem prostoru se bo prenašala enako v vse smeri, potem je tlak, ki vstopi v prvi sesalec, enak tlaku na drugega sesalca (Kanginan, 2007).

---

Tlak v tekočini lahko formuliramo z naslednjo enačbo.

P = F: A

tako da pravna enačba Pascal lahko zapišemo na naslednji način.

P₁ = P₂

F₁: A₁ = F₂: A₂

Kje:P=pritisk(paskal),

F= sila (newtoni),

A= površinaprerez (m²).

---

Od zakona Pascal Znano je, da lahko z uporabo majhne sile na sesanje z majhno površino preseka povzroči veliko silo na sesanju z veliko površino preseka (Kanginan, 2007). To načelo se uporablja v inženirski opremi, ki jo ljudje v življenju pogosto uporabljajo, kot so hidravlične dvigalke, hidravlične črpalke in hidravlične zavore (Azizah & Rokhim, 2007).

---

Preberite tudi članke, ki so lahko povezani: Zvočni valovi: značilnosti, lastnosti, viri, primeri, teorija, frekvenca

---

Načela uporabe Pascalovega zakona

• Načelo delovanja hidravlične dvigalke

Načelo delovanja hidravlične dvigalke je uporaba zakona Pascal. Hidravlična dvigala je sestavljena iz dveh povezanih cevi z različnimi premeri. Vsak je zaprt in napolnjen z vodo. Avto je nameščen na pokrovčku cevi velikega premera. Če na cev majhnega premera uporabimo majhno silo, se bo tlak enakomerno porazdelil v vse smeri, vključno z veliko cevjo, kjer je nameščen avto (Anonymous, 2009a). Če je sila F₁ pri majhnem sesanju se bo tlak v tekočini povečal s F₁/ A_1. Sila navzgor, ki jo deluje tekočina na večje sesanje, je dodatek tega tlaka, pomnožen s površino A₂.

---

Če se ta sila imenuje F₂, dobil

F₂ = (F: A₁) x A₂

---

Če₂ veliko večji od A₁, manjša sila (F₁) se lahko uporabi za ustvarjanje veliko večje sile (F₂) za dviganje tovora, nameščenega na večji sesalni sistem (Tipler, 1998).

---

Sledi primer izračuna tlaka na hidravlični dvigalki. Hidravlična dvigalka ima na primer dva sesalca s površino preseka A₁ = 5,0 cm² in površina preseka A₂ = 200 cm². Ko dobi silo F₁ 200 njutnov, na sesanju s površino preseka A₂ bo ustvaril silo F₂ = (F₁: A₁) x A₂ = (200: 5) x 200 = 8000 newtonov.

---

• Načelo delovanja hidravlične zavore

Osnova zavornega dela je uporaba trenja in zakon Pascal. Ta sila trenja bo preprečila gibanje vozila, da se bo vozilo lahko ustavilo (Triyanto, 2009). Hidravlične zavore se najpogosteje uporabljajo v osebnih avtomobilih in lahkih tovornjakih. Hidravlične zavore uporabljajo načelo zakona Paskal s pritiskom na majhen bat se bo prenesel na velik bat, ki se upira gibanju diska.

---

Tekočino v batu lahko zamenja katera koli V hidravličnih zavorah se običajno uporablja zavorna tekočina, ker lahko z oljem hkrati maže bat, da se ne zatakne (takoj, ko zavoro sprostite, se vrnite v prvotni položaj). Ko uporabljamo vodo, se bojimo, da bi prišlo do rje (Anonymous, 2009).

---

• Načelo delovanja hidravlične črpalke

Pri zagonu določenega sistema ali za pomoč pri delovanju sistema nismo redki pri uporabi hidravličnih vezij. Na primer za dviganje vrste zabojnikov s tovorom tisoč ton se za lažje uporabo uporablja hidravlični sistem.

---

Hidravlični sistem je tehnologija, ki uporablja tekočino, običajno olje, za linearno ali rotacijsko gibanje. Ta sistem deluje načeloma Pascal, to je, če je tekočina pod pritiskom, se bo tlak širil v vse smeri, ne da bi povečeval ali zmanjšal svojo moč. Načelo v hidravličnem krogu je uporaba delovne tekočine v obliki tekočine, ki jo hidravlična črpalka premakne za zagon določenega sistema (Anonymous, 2009).

---

Hidravlična črpalka porabi kinetično energijo tekočine, črpane v koloni, in energija nenadoma preide v drugo obliko energije (kompresijska energija). Ta črpalka služi za prenos mehanske energije v hidravlično energijo. Hidravlična črpalka deluje tako, da iz hidravličnega rezervoarja sesa olje in ga v obliki toka potisne v hidravlični sistem (pretok). Ta tok se izkoristi s pretvorbo v tlak. Tlak nastane z blokiranjem pretoka olja v hidravličnem sistemu.

---

To odpornost lahko povzročijo odprtine, valji, hidravlični motorji in pogoni. Obstajata dve vrsti hidravličnih črpalk, in sicer:pozitivno in črpalka s pozitivnim pretokom (Aziz, 2009). Obstajata dve vrsti opreme, ki se običajno uporabljata za pretvorbo hidravlične energije v mehansko, in sicer hidravlični motorji in pogoni. Hidravlični motor s pomočjo pretoka olja v sistemu prenaša hidravlično energijo v mehansko pretvori v rotacijsko energijo, ki se uporablja za pogon koles, menjalnika, črpalk in drugih (Sanjaya, 2008).

---

Preberite tudi članke, ki so lahko povezani: Učenje vrst merilnikov dolžine v fiziki

---

Prednosti in primeri Pascalovega zakona v vsakdanjem življenju

Pascalov zakon se uporablja v inženirskih orodjih, ki pomagajo veliko človeškega dela, vključno z: hidravlične dvigalke, hidravlične črpalke, hidravlični stroji za dvigala, hidravlične stiskalnice in zavore hidravlični. Sledi razprava o tem, kako nekatera orodja delujejo z uporabo Pascalovih načel zakona.

---

• Pascalov zakon o hidravličnih dvigalih

Hidravlična dvigalka je preprosta uporaba Pascalovega zakona. Sledi načelo delovanja hidravlične dvigalke, ki temelji na Pascalovem zakonu. Ko mali sesalec dobi tlačno silo, bo silo prenašala tekočina (olje) v črpalki. Kot rezultat Pascalovega zakona bo olje v dvigalki povzročilo dvig na velikem sesalcu in lahko dvignilo tovor na njem.

---

• Pascalov zakon o hidravličnih strojih za dviganje avtomobilov

Naslednja uporaba Pascalovega zakona je, da ima ta hidravlični stroj dvigalo enak princip kot hidravlična dvigala. Razlika je v razmerju med površino preseka uporabljenega sesanja. Pri motorju za dviganje avtomobilov je razmerje med površinama prečnega prereza obeh sesalcev zelo veliko tako da ima dvižna sila, ustvarjena v cevi, velik prerez in jo je mogoče uporabiti za dvignite avto.

---

• Pascalov zakon o hidravličnih zavorah

Naslednja uporaba Pascalovega zakona so hidravlične zavore, ki se uporabljajo v avtomobilih. Ko pritisnete na zavorni pedal, se sila, ki jo pritisnete na pedal, prenese na glavni valj, ki vsebuje zavorno tekočino. Poleg tega bo zavorna tekočina pritiskala zavorne ploščice, ki so povezane s kovinskim diskom, tako da pride do trenja med zavornimi ploščicami in kovinskim diskom. Ta sila trenja bo sčasoma ustavila obračanje kolesa.

---

Preberite tudi članke, ki so lahko povezani: Formula sile fizike

---

Primeri Pascalovih zakonskih vprašanj in odgovorov

Obstajata dve cevi z različnim prerezom, ki sta med seboj povezani. Ta cev je napolnjena z vodo in vsaka površina cevi je prekrita s sesalcem. Sesalno območje A₁ = 50 cm² medtem ko je sesalno območje A₂ je 250 cm². Ko je na sesalcu A₁ pri obremenitvi 100 N. Kolikšna je najmanjša sila, ki mora delovati na A₂ tako da je tovor mogoče dvigniti?

---

Je znan

• A₁ = 50 cm²
• A₂ = 250 cm²
• F₁ = 100 N
• Na vprašanje F₂ = … ?

---

Odgovorite

• F₁/ A₁ = F₂/ A₂
• 100/50 = F₂/100
• F2 = 100. 100/50 = 200 N

---

Pritisk (p) je fizična enota za izražanje sile (F) na enoto površine (A).

P: Tlak v enotah Pascala (Tlak)
F: sila v newtonih (sila)
A: Površina v m2 (površina)

---

Enota tlaka se pogosto uporablja za merjenje jakosti tekočine ali plina. Enote tlaka so lahko povezane z enotami prostornine (vsebine) in temperature. Višji kot je tlak v kraju z enako vsebino, višja je temperatura. S tem lahko pojasnimo, zakaj je temperatura v gorah nižja kot v nižinah, ker je v nižinah tlak višji.

---

Vendar ta trditev ne drži vedno ali razen za vodno paro, vodno paro, če se tlak poveča, bo s plina spet prešlo na tekočino. (citirano iz wikipedia: kondenzacija). Formulo za pritisk lahko uporabimo tudi za razlago, zakaj nabrušen nož in njegova površina postaneta ostrejša. Manjša površina, z enako silo bo dobila višji tlak.

---

Zračni tlak lahko izmerimo z barometrom. Trenutne ali prejšnje enote priljubljenega tlaka so naslednje:

• ozračje (atm)
• manometrične enote:
  • centimetrov, palcev in milimetrov živega srebra (torr)
  • Predloga: Sidro Enakovredna višina vodnega stolpca, vključno z milimetri (mm H₂O), centimetri (cm H₂O), metri, palci in čevlji vode
• enote po meri:
  • spanje, tonska sila (kratka), tonska sila (dolga), funt sila, unča sila in funt funtov na kvadrat
  • ton sile (kratka) in ton sile (dolga) na kvadratni palec
• metrične enote, ki niso SI:
  • bar, decibar, milibar
  • kilogramska sila ali kilopond na kvadratni centimeter (atmosferski tlak)
  • gramska in tonska sila (metrična tonska sila) na kvadratni centimeter
  • Barye (din na kvadratni centimeter)
  • kilogramska in tonska sila na kvadratni meter
  • kvadratni meter stheneper (pieze)

---

Primer problema Pascalovega zakona

1. Dvigalo za avtomobile, katerega sesalno območje je 0,10 m² in 4 × 10^–4 m² uporablja se za dviganje avtomobila, težkega 2 × 104 N. Koliko sile je treba uporabiti za majhnega sesalca?

Odgovor:

---

2. Valjasta hidravlična črpalka ima polmer 4 cm in 20 cm. Če na mali bat pritisnemo s silo 200 N, kolikšna sila nastane na velikem batu?

Odgovor:

---

3. Avto bo kmalu dvignjen s hidravlično dvigalko. Če ima velika cev polmer 25 cm, majhna pa polmer 2 cm. Koliko sile je treba nanesti na majhno cev, če je teža avtomobila 15.000 N?

Odgovor: Na podlagi Pascalovega zakona

---

BIBLIOGRAFIJA

• Azizah, S. N. & Nur Rokhim. 2007. Referenca za obogatitev fizike. Surakarta: PT. Real Graphic Media.
• Aziz, Kharimul, 2008. Hidravlična črpalka. ( http://kharimulaziz.blogspot.com/2009/04/pompa-hidrolik.html, 21. maj 2017).
• Anonimno, 2009. Načelo delovanja hidravlične dvigalke. ( http://www.fisikaasyik.com/home02/content/view/201/44/.html, dostop 21. maja 2017).
• Kanginan, Marthen. 2007. Fizika za XI razred srednje šole. Džakarta: Erlangga.
• Lohat, A.S. 2008. Pascalovo načelo. ( http://www.gurumuda.com/prinsip-pascal.html, dostop 21. maja 2017).
• Resnick, Haliday. 1985. Fizika Zvezek 1 Tretja izdaja. Prevesti. Džakarta: Erlangga.
• Sanjaya. 2008. Novice o znanosti in tehnologiji. ( http://berita-iptek.blogspot.com/2008/06/pompa-hidrolik.html, dostop 21. maja 2017).
• Tipler, P. A. 1998. Fizika za znanost in tehniko. Džakarta: Erlangga
• Peter, Ongga itd. 2009. Koncepcija študenta o hidrostatičnem tlaku. Yogyakarta State University (na spletu)