Tonel Pascal bagaimana ia berfungsi dan eksperimen

Dia Tonel Pascal Ini adalah percubaan yang dijalankan oleh saintis Perancis Blaise Pascal pada tahun 1646 untuk menunjukkan bahawa tekanan cecair menyebar dengan cara yang sama dengan yang sama, tanpa mengira bentuk bekas.

Eksperimen ini terdiri daripada mengisi laras dengan tiub nipis dan sangat tinggi, disesuaikan dengan sempurna ke mulut pengisian. Apabila cecair mencapai ketinggian kira -kira 10 meter (ketinggian bersamaan dengan 7 tong disusun) bar.

Ilustrasi tong Pascal. Sumber: Wikimedia Commons.

Kunci fenomena ini adalah untuk memahami konsep tekanan. Tekanan P yang menghasilkan bendalir di permukaan adalah jumlah daya F di permukaan itu dibahagikan antara kawasan Ke permukaan tersebut:

P = f/a

[TOC]

Bagaimana tong Pascal berfungsi?

Untuk memahami prinsip fizikal percubaan Pascal, mari kita kirakan tekanan di bahagian bawah tong wain yang akan dipenuhi dengan air. Untuk lebih banyak kesederhanaan pengiraan, kami akan menganggapnya dengan cara silinder dengan dimensi berikut: diameter 90 cm dan tinggi 130 cm.

Seperti yang dikatakan, tekanan P di latar belakang adalah jumlah kekuatan F di latar belakang, dibahagikan antara kawasan Ke Dari bawah:

P = f/a 

Kawasan Ke dari latar belakang adalah pi kali (πы3,14) radio R Dari persegi dinaikkan:

A = π ⋅ r^2

Dalam kes laras ia akan menjadi 6362 cm^2 bersamaan dengan 0.6362 m^2.

Kekuatan F Di bahagian bawah laras ia akan menjadi berat air. Berat ini dapat dikira dengan mendarabkan ketumpatan ρ air disebabkan oleh jumlah air dan dengan pecutan graviti g.

Boleh melayani anda: alamat (fizikal)

F = ρaraan AH

Dalam kes tonge yang penuh dengan air yang kita ada:

F = ρaraan AH = 1000 (kg/m^3) ⋅0.6362 m^2⋅1.30 m ⋅10 (m/s^2) = 8271 n.

Kekuatan telah dikira di Newtons dan bersamaan dengan 827 kg-f, nilai yang agak dekat dengan satu tan. Tekanan di bahagian bawah laras adalah:

P = F / A = 8271 N / 0.6362 M^2 = 13000 PA = 13 kPa.

Tekanan telah dikira di Pascal (PA) yang merupakan unit tekanan dalam sistem langkah antarabangsa jika. Atmosfera tekanan bersamaan dengan 101325 PA = 101.32 kPa.

Tekanan di bahagian bawah tiub menegak

Pertimbangkan tiub 1 cm dalam diameter dalaman dan dengan ketinggian sama dengan setong, iaitu 1.30 meter. Tiub diletakkan secara menegak dengan bahagian bawahnya dimeteraikan dengan tudung bulat dan dipenuhi dengan air di bahagian atasnya.

Marilah kita terlebih dahulu mengira kawasan bahagian bawah tiub:

A = π π r^2 = 3.14 * (0.5 cm)^2 = 0.785 cm^2 = 0.0000785 m^2.

Berat air yang terkandung dalam tiub dikira mengikut formula berikut:

F = ρaraan AH M^2⋅1.30 m ⋅10 (m/s^2) = 1.0 n.

Iaitu berat air adalah 0.1 kg-f yang hanya 100 gram.

Mari kita kirakan tekanan sekarang:

P = F / A = 1 N / 0.0000785 m^2 = 13000 PA = 13 kPa.

Luar biasa! Tekanannya sama dengan laras. Ini adalah paradoks hidrostatik.

Eksperimen

Tekanan di bahagian bawah pengisian bar pascal bar.

Ia boleh melayani anda: kuasa mekanikal: apakah, aplikasi, contoh

Rajah 2. Blaise Pascal (1623-1662). Sumber: Istana Versailles [Domain Awam].Tekanan di bahagian bawah tiub akan diberikan oleh:

P = f/a = ρaraan ⋅H ⋅G/a = ρaraan ⋅ ⋅H = 1000*10*9 PA = 90000 PA = 90 kPa.

Perhatikan bahawa dalam ungkapan sebelumnya kawasan tersebut Ke Ia dibatalkan, tidak kira sama ada kawasan besar atau kecil seperti tiub. Dengan kata lain, tekanan bergantung pada ketinggian permukaan berkenaan dengan bahagian bawah, tanpa mengira diameternya.

Mari kita tambahkan tekanan ini tekanan laras itu sendiri di bahagian bawahnya:

P_Tot = 90 kPa + 13 kPa = 103 kPa.

Untuk mengetahui berapa banyak daya yang digunakan di bahagian bawah laras, kami melipatgandakan jumlah tekanan oleh kawasan latar laras.

F_Tot = PTot * A = 103000 Pa * 0.6362 m^2 = 65529 n = 6553 kg-f.

Iaitu Bawah Barrel menyokong 6.5 tan berat badan.

Masukkan ke dalam latihan

Eksperimen Barrel Pascal mudah dihasilkan di rumah, dengan syarat ia dibuat pada skala yang lebih kecil. Untuk ini, bukan sahaja perlu untuk mengurangkan dimensi, tetapi juga menggantikan laras dengan kapal atau bekas yang mempunyai rintangan tekanan yang lebih rendah.

Bahan

1- Kapal pakai polistirena dengan penutup. Menurut negara Sepanyol, polistirena dalam pelbagai cara: gabus putih, unicel, polyespan, buih, anime dan nama -nama lain dipanggil polistirena. Kapal -kapal ini dengan tudung biasanya dicapai di tapak jualan makanan segera.

2- Plastik Hos, sebaiknya telus 0.5 cm diameter atau lebih kecil dan antara 1.5 hingga 1.8 m panjang.

3- pita pelekat untuk pembungkusan.

Prosedur untuk menjalankan percubaan

- Menggerakkan penutup kaca polistirena dengan bantuan gerudi.

Boleh melayani anda: Apakah momen magnet?

- Lulus hos melalui lubang tudung, sehingga sebahagian kecil hos di dalam kaca berlalu.

- Meterai dengan kemas dengan reben yang dibungkus persimpangan hos dengan tudung di kedua -dua belah tudung. 

- Letakkan tudung ke kaca dan juga dimeteraikan dengan pita pemerintah.

- Letakkan kaca di atas lantai, dan kemudian anda perlu meregangkan dan menaikkan hos. Ia berguna untuk naik menggunakan cerun, trotoar atau tangga.

- Isi gelas dengan air melalui hos. Ia dapat dibantu dengan corong kecil yang diletakkan di hujung hos untuk memudahkan pengisian.

Apabila kaca diisi dan paras air mula naik melalui hos, tekanan semakin meningkat. Ada masa bahawa kaca polistirena tidak menyokong tekanan dan pecah, sama seperti Pascal menunjukkannya dengan larasnya yang terkenal.

Rujukan

1. Akhbar hidraulik. Pulih dari Encyclopædia Britannica: Britannica.com.
2. Tekanan hidrostatik. Pulih dari sensor satu: sensorsone.com
3. Tekanan hidrostatik. Diperolehi dari Glosari Minyak Minyak: Glosari.Medan minyak.SLB.com
4. Prinsip dan hidraulik Pascal. Aeronautik dan Angkasa Negara Aministration (NASA). Diperolehi dari: GRC.periuk.Gov.
5. Serway, r., Jewett, J. (2008). Fizik untuk Sains dan Kejuruteraan. Jilid 2. Mexico. Editor Pembelajaran Cengage. 367-372.
6. Apakah tekanan hidrostatik: tekanan cecair dan jabatan. Pulih dari Pusat Aktiviti Matematik dan Sains: Edinformatik.com
7. Kawalan mangkuk kawalan AC manual. Bab 01 Prinsip Tekanan.