Sejarah Prinsip Paskah, Aplikasi, Contoh

Dia Prinsip Pascal, O Undang -undang Pascal, menetapkan bahawa perubahan dalam tekanan cecair yang terkurung di mana -mana poinnya ditransmisikan tanpa perubahan kepada semua titik lain dalam bendalir.

Prinsip ini ditemui oleh saintis Perancis Blaise Pascal (1623 - 1662). Oleh kerana kepentingan sumbangan yang dibuat oleh Pascal kepada sains, unit tekanan dalam sistem antarabangsa telah dilantik sebagai penghormatan.

Oleh kerana tekanan ditakrifkan sebagai kuota antara daya tegak lurus ke kawasan antara kawasannya, 1 Pascal (PA) sama dengan 1 Newton / m².

[TOC]

Sejarah

Untuk mengesahkan prinsipnya, Pascal mencipta demonstrasi yang agak menggembirakan. Dia mengambil sfera berongga dan menusuk di beberapa tempat, meletakkan topi di semua lubang kecuali dalam satu, yang mana dia mengisi dengan air. Di dalamnya dia meletakkan jarum suntikan yang disediakan dengan pelocok.

Dengan cukup meningkatkan tekanan dalam pelocok, topi ditembak pada masa yang sama, kerana tekanan dihantar sama ke semua titik bendalir dan dalam semua arah, dengan itu menunjukkan undang -undang Pascal.

Suntikan Pascal. Sumber: Wikimedia Commons.

Blaise Pascal mempunyai kehidupan yang singkat, ditandai dengan penyakit ini. Jangkauan yang luar biasa dalam fikirannya menyebabkannya menyiasat dalam pelbagai aspek alam dan falsafah. Sumbangannya tidak terhad untuk mengkaji tingkah laku cecair, Pascal juga merupakan perintis pengkomputeran.

Dan pada usia 19 tahun, Pascal mencipta kalkulator mekanikal untuk bapanya menggunakannya dalam karyanya di sistem cukai Perancis: Pascalina.

Juga, bersama rakan dan rakannya The Mathematician Great Pierre of Fermat, membentuk teori kebarangkalian, sangat diperlukan dalam fizik dan statistik. Pascal meninggal dunia di Paris, pada usia 39 tahun.

Penjelasan Prinsip Pascal

Eksperimen seterusnya agak mudah: tiub U diisi dengan air dan topi diletakkan di setiap hujung yang dapat meluncur dengan lancar dan mudah, sebagai omboh. Ia adalah tekanan terhadap omboh kiri yang tenggelam sedikit dan diperhatikan bahawa yang di atas kanan naik, ditolak oleh bendalir (angka yang lebih rendah).

Boleh melayani anda: Andromeda: penemuan, asal, ciri, strukturPermohonan Prinsip Pascal. Sumber: Diri Diri.

Ini berlaku kerana tekanan dihantar tanpa penurunan ke titik penuh bendalir, termasuk yang bersentuhan dengan omboh kanan.

Cecair seperti air atau minyak tidak dapat dikompres tetapi pada masa yang sama molekul mempunyai kebebasan pergerakan yang cukup, yang memungkinkan tekanan untuk diedarkan di omboh kanan.

Terima kasih kepada ini, omboh kanan menerima daya yang sama dengan magnitud dan arah yang digunakan di sebelah kiri, tetapi dari arah yang bertentangan.

Tekanan dalam cecair statik adalah bebas daripada bentuk bekas. Ia akan ditunjukkan dengan segera bahawa tekanan berbeza secara linear dengan kedalaman dan prinsip Pascal adalah akibat dari ini.

Perubahan tekanan pada bila -bila masa, membuat tekanan pada titik lain mengubah jumlah yang sama. Jika tidak ada tekanan tambahan yang akan mengalir cecair.

Hubungan antara tekanan dan kedalaman

Cecair rehat menghasilkan daya di dinding bekas yang mengandunginya dan juga di permukaan objek yang tenggelam di dalamnya. Dalam eksperimen suntikan pascal, dilihat bahawa percikan air keluar tegak Ke sfera.

Cecair mengedarkan daya yang tegak di permukaan yang bertindak, jadi mudah untuk memperkenalkan konsep tekanan purata P_m kerana daya tegak lurus dikenakan F_⊥ Mengikut kawasan Ke, Unitnya adalah Pascal:

P_m = F_⊥ / Ke

Tekanan meningkat dengan kedalaman. Anda dapat melihat sebahagian kecil cecair keseimbangan statik dan memohon undang -undang kedua Newton:

Rajah badan percuma dari sebahagian kecil keseimbangan statik dengan kiub berbentuk. Sumber: e-xuao [cc by-sa 4.0 (https: // creativeCommons.Org/lesen/by-sa/4.0)]

Daya mendatar dibatalkan oleh pasangan, tetapi dalam arah menegak kuasa dikelompokkan seperti berikut:

Σf_dan = F₂ - F₁ - mg = 0 → F₂ - F₁ = mg

Mengekspresikan adunan dari segi ketumpatan ρ = jisim /kelantangan:

P₂.A- p₁.A = ρ X Volume X G

Jumlah bahagian bendalir adalah produk di x h:

Ia boleh melayani anda: Undang -undang Termodinamik Kedua: Formula, Persamaan, Contoh

Ke.(Ms₂ - P₁) = ρ X a x h x g

Δp = ρ.g.h   Teorem asas hidrostatik

Aplikasi

Backhoe menggunakan prinsip Pascal untuk mengangkat peso besar

Prinsip Pascal telah digunakan untuk membina pelbagai peranti yang melipatgandakan kekuatan dan memudahkan tugas seperti mengangkat peso, mencatatkan logam atau objek menekan. Antaranya adalah:

-Akhbar hidraulik

-Sistem brek kereta

-Penyodok mekanikal dan lengan mekanikal

-Kucing hidraulik

-Kren dan lif

Seterusnya, mari kita lihat bagaimana prinsip Pascal menjadikan kekuatan kecil berubah menjadi kekuatan besar untuk melaksanakan semua karya ini. Akhbar hidraulik adalah contoh yang paling ciri dan akan dianalisis di bawah.

Akhbar hidraulik

Untuk membina akhbar hidraulik, peranti yang sama dari angka atas diambil, ia. Perbezaannya akan menjadi saiz piston dan inilah yang menjadikan peranti berfungsi.

Angka berikut menunjukkan prinsip Pascal dalam tindakan. Tekanan adalah sama di semua titik cecair, baik dalam omboh kecil dan besar:

Skim akhbar hidraulik. Sumber: Wikimedia Commons.

p = f₁ / S₁ = F₂ / S₂

Besarnya daya yang dihantar ke omboh besar ialah:

F₂ = (S₂ / S₁). F₁

Seperti s₂ > S₁, Hasil dalam f₂ > F₁, Oleh itu daya keluar telah didarabkan dalam faktor yang diberikan oleh kota antara kawasan.

Contoh

Bahagian ini menunjukkan contoh aplikasi.

Brek hidraulik

Brek kereta menggunakan prinsip pascal melalui cecair hidraulik yang mengisi beberapa tiub yang disambungkan ke roda. Apabila anda perlu berhenti, pemandu menggunakan daya dengan menindas pedal brek dan menghasilkan tekanan pada bendalir.

Di ujung yang lain, tekanan menolak pad brek terhadap cakera drum atau brek yang berpaling bersama roda (bukan dengan tayar). Geseran yang dihasilkan membuat cakera berhenti, juga melambatkan roda.

Boleh melayani anda: Gelombang mekanikal: ciri, sifat, formula, jenisSistem brek hidraulik. Sumber: f. Zapata

Kelebihan mekanikal akhbar hidraulik

Dalam akhbar hidraulik angka yang lebih rendah, kerja masuk mestilah sama dengan kerja keluar selagi geseran tidak diambil kira.

Daya input F₁ menjadikan omboh perjalanan jarak d₁ Semasa turun, sementara daya keluar F₂ Membolehkan d₂ omboh yang naik. Jika kerja mekanikal yang dilakukan oleh kedua -dua kuasa adalah sama:

F₁.d₁ = F₂. d₂

Kelebihan mekanikal m adalah kuota antara magnitud daya input dan output:

M = f₂/F₁ = d₁/d₂

Dan seperti yang ditunjukkan dalam bahagian sebelumnya, ia juga boleh dinyatakan sebagai kuota antara kawasan:

F₂/F₁ = S₂ / S₁

Nampaknya kerja dilakukan secara percuma tetapi ia tidak benar -benar mewujudkan tenaga dengan peranti ini, kerana kelebihan mekanikal diperolehi dengan mengorbankan anjakan omboh kecil d₁.

Oleh itu untuk mengoptimumkan prestasi, sistem injap ditambah ke peranti sedemikian rupa sehingga omboh output dinaikkan berkat impuls pendek pada omboh input.

Dengan cara ini pengendali kucing hidraulik garaj pam beberapa kali untuk secara beransur -ansur mengangkat kenderaan.

Latihan diselesaikan

Dalam akhbar hidraulik Rajah 5, kawasan piston adalah 0.5 inci persegi (omboh kecil) dan 25 inci persegi (omboh besar). Cari:

a) Kelebihan mekanikal akhbar ini.

b) Daya yang diperlukan untuk mengangkat beban 1 tan.

c) Jarak di mana daya masuk mesti bertindak untuk mengangkat beban dalam 1 inci.

Menyatakan semua keputusan dalam unit sistem British dan sistem antarabangsa jika.

Penyelesaian

a) Kelebihan mekanikal adalah:

M = f₂/F₁ = S₂/S₁ = 25 in² / 0.5 in² = 50

b) 1 tan bersamaan dengan 2000 lb-daya. Kekuatan yang diperlukan adalah f₁:

F₁ = F₂ / M = 2000 lb-force / 50 = 40 lb- Force

Untuk menyatakan hasil dalam sistem antarabangsa, faktor penukaran berikut diperlukan:

1 lb-kuasa = 4.448 n

Oleh itu magnitud f1 adalah 177.92 n.

c) M = d₁/d_{2 →} d₁ = M.d₂ = 50 x 1 in = 50 inci

Faktor penukaran yang diperlukan ialah: 1 in = 2.54 cm

d₁ = 127 cm = 1.27 m

Rujukan

1. Bauer, w. 2011. Fizik untuk Kejuruteraan dan Sains. Jilid 1. MC Graw Hill. 417-450.
2. Fizik kolej. Principie Pascal. Pulih dari: OpenTextBC.Ac.
3. Figueroa, d. (2005). Siri: Fizik untuk Sains dan Kejuruteraan. Jilid 4. Cecair dan termodinamik. Diedit oleh Douglas Figueroa (USB). 4 - 12.
4. Rex, a. 2011. Asas Fizik. Pearson. 246-255.
5. Tippens, ms. 2011. Fizik: Konsep dan aplikasi. Edisi ke -7. McGraw Hill.301-320.