Τι είναι η Αρχή του Πασκάλ και πώς ορίζεται;

Έβελιν Μέιτ Μάριν | Ιουλ. 2022
Βιομηχανικός Μηχανικός, MSc στη Φυσική, και EdD

Η αρχή του Pascal μπορεί να επαληθευτεί χρησιμοποιώντας ένα σφαιρικό κέλυφος εφοδιασμένο με έμβολο και διάτρητο σε διάφορα σημεία όπως φαίνεται στο σχήμα. Εάν η σφαίρα γεμίσει με ένα υγρό και στη συνέχεια ασκηθεί πίεση από το έμβολο, μπορεί να φανεί ότι το υγρό αποβάλλεται με την ίδια πίεση και Ταχύτητα μέσα από όλες τις τρύπες. Μπορεί να επαληθευτεί ότι η πίεση εξόδου μέσω των στομίων είναι η ίδια εάν τοποθετηθούν σωλήνες σε κάθε έξοδο και το υγρό ανεβαίνει στο ίδιο ύψος σε κάθε σωλήνα.

Με την άσκηση πίεσης στο έμβολο, το ύψος του υγρού είναι το ίδιο σε όλους τους σωλήνες των θυρών εξόδου.

Σχετικά με τον Blaise Pascal, γεννήθηκε στις 19 Ιουνίου 1623, στο Clermont Ferrand της Γαλλίας και αργότερα θα γινόταν ένας από τους επιστήμονες, οι πιο εξέχοντες και αναγνωρισμένοι θεολόγοι και φιλόσοφοι, κυρίως για ορισμένες από τις συνεισφορές τους, όπως η πυραμίδα του Πασκάλ, η μονάδα πίεση στο διεθνές σύστημα (Pascal: Pa), ή η αρχή που φέρει το επώνυμό του «Αρχή του Πασκάλ», και που ακόμη και σήμερα, είναι υποβάλετε αίτηση για το σχέδιο των πρέσων και των υδραυλικών μηχανισμών. Ο Πασκάλ εκπαιδεύτηκε από τον πατέρα του, ο οποίος κατείχε εξέχουσα θέση στον δημόσιο τομέα. Από μικρή ηλικία, ο Pascal άφησε σημαντικές συνεισφορές σε διάφορους τομείς όπως τα Μαθηματικά, Στατιστική και Μηχανική Ρευστών. Αργότερα, τολμούσε και στον τομέα του Φιλοσοφία και θεολογία.

υδραυλική πίεση

Μία από τις αντιπροσωπευτικές και τρέχουσες εφαρμογές που σχετίζονται άμεσα με την αρχή του Pascal μπορεί να δει κανείς στο λειτουργία μιας υδραυλικής πρέσας, η οποία είναι μια απλή μηχανή που αποτελείται από δύο τμήματα διαφορετικών περιοχών που υπόκεινται σε πίεση από δύο έμβολα όπως φαίνεται στο σχήμα.

Σχέδιο βασικά μιας υδραυλικής πρέσας

Αυτός ο μηχανισμός έχει πολλαπλές βιομηχανικές εφαρμογές, μία από αυτές είναι η ανύψωση βαρέων φορτίων όπως οχήματα.

Η πίεση ορίζεται ως:

\(P=\frac{F}{A}\)

Οπου:
ΦΑ. μέγεθος του δύναμη εφαρμόζεται σε κάθε έμβολο
Α: περιοχή διατομής κάθε πλευράς της πρέσας
P: πίεση υδραυλικού υγρού

Σύμφωνα με την αρχή του Pascal, η πίεση μέσα στο υγρό είναι η ίδια σε όλα τα σημεία, επομένως:

\({{F}_{1}} ⋅ {{A}_{2}}={{F}_{2}} ⋅ {{A}_{1}}\)

Αυτή η σχέση υποδηλώνει ότι η καθαρή δύναμη στο μεγαλύτερο έμβολο όταν εφαρμόζεται μικρότερη δύναμη στο μικρότερο έμβολο θα είναι μεγαλύτερη όσο μεγαλύτερη είναι η αναλογία μεταξύ των τμημάτων. Έτσι, αν τρεις από τις τέσσερις παραμέτρους του έκφραση, το δωμάτιο μπορεί να ληφθεί με ένα απλό καθαρό.

Πρακτικό παράδειγμα

Ποια θα είναι η δύναμη 1 (F₁) για να εφαρμοστεί στο σχήμα που φαίνεται, για να δημιουργηθεί μια δύναμη 2 (F2) είναι 10.000 N2. Το μικρό έμβολο 1 έχει ακτίνα 20 cm και το μεγάλο έμβολο έχει ακτίνα 1 m.

Από τη σχέση:

\({{F}_{1}} ⋅ {{A}_{2}}={{F}_{2}} ⋅ {{A}_{1}}\)

καθαρίζει τον F₁ και αντικαταστήστε τα δεδομένα της δήλωσης:

Όπως φαίνεται, η αρχή του Pascal μπορεί να εφαρμοστεί σε μια υδραυλική πρέσα, αφού όταν ασκείται δύναμη F στο έμβολο με το μικρότερο τμήμα Α1₁ η πίεση που προέρχεται από το υγρό σε επαφή με αυτό μεταδίδεται πλήρως και σχεδόν ακαριαία στο υπόλοιπο υγρό. Με αυτόν τον τρόπο, γνωρίζοντας το εμβαδόν κάθε τμήματος και μιας από τις δυνάμεις, μπορεί να ληφθεί η τιμή της δύναμης στο άλλο άκρο.

Ένα άλλο παράδειγμα του εφαρμογή Η αρχή του Pascal εξηγεί τη λειτουργία των υδραυλικών φρένων, καθώς όταν πατάτε σε αυτή τη συσκευή, ασκεί μια δύναμη στο πεντάλ, η οποία με τη σειρά της μεταδίδεται σε ένα έμβολο μικρότερου τμήματος που ολισθαίνει μέσα σε έμβολο. Αυτή η δύναμη δημιουργεί πίεση μέσα στο υγρό φρένων.