Ce este principiul lui Pascal și cum este definit?

Evelyn Maitee Marin | iul. 2022
Inginer industrial, MSc în fizică și EdD

Principiul lui Pascal poate fi verificat folosind o carcasă sferică prevăzută cu un piston și perforată în diferite puncte, așa cum se arată în figură. Dacă sfera este umplută cu un lichid și apoi presiunea este exercitată de piston, se poate observa că fluidul este expulzat la aceeași presiune și viteză prin toate găurile. Se poate verifica ca presiunea de iesire prin orificii este aceeasi daca la fiecare iesire sunt plasate tuburi, iar lichidul se ridica la aceeasi inaltime in fiecare tub.

Prin exercitarea unei presiuni asupra pistonului, înălțimea fluidului este aceeași în toate tuburile orificiilor de evacuare.

Despre Blaise Pascal, s-a născut la 19 iunie 1623, la Clermont Ferrand, Franța, iar mai târziu avea să devină unul dintre oamenii de știință, cei mai remarcabili și recunoscuți teologi și filozofi, în principal pentru unele dintre contribuțiile lor, precum piramida lui Pascal, unitatea de presiune în sistemul internațional (Pascal: Pa), sau principiul care îi poartă numele de familie „Principiul lui Pascal”, și care și astăzi, este aplica pentru proiecta de prese si mecanisme hidraulice. Pascal a fost educat de tatăl său, care deținea o poziție proeminentă în sectorul public. De mic, Pascal a lasat contributii semnificative in diverse domenii precum Matematica, Statistici și mecanica fluidelor. Mai târziu, s-a aventurat și în domeniul Filozofie și teologie.

presa hidraulica

Una dintre aplicațiile reprezentative și actuale legate direct de principiul lui Pascal poate fi văzută în functionare a unei prese hidraulice, care este o mașină simplă compusă din două secțiuni de zone diferite care sunt supuse presiunii de către două pistoane, așa cum se arată în figură.

Sistem de bază a unei prese hidraulice

Acest mecanism are multiple aplicații industriale, una dintre ele este ridicarea sarcinilor grele precum vehiculele.

Presiunea este definită ca:

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

Unde:
F. magnitudinea putere aplicat pe fiecare piston
A: zona secțiunii transversale a fiecărei părți a presei
P: presiunea fluidului hidraulic

Conform principiului lui Pascal, presiunea din interiorul fluidului este aceeași în toate punctele, prin urmare:

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

Această relație implică faptul că forța netă asupra pistonului mai mare atunci când se aplică o forță mai mică asupra pistonului mai mic va fi mai mare cu cât raportul dintre secțiuni este mai mare. Astfel, dacă trei din cei patru parametri ai expresie, camera poate fi obtinuta printr-un simplu clar.

Exemplu practic

Care va fi forța 1 (F₁) pentru a aplica în figura prezentată, pentru a genera o forță 2 (F2) este de 10.000 N?. Pistonul mic 1 are o rază de 20 cm, iar pistonul mare are o rază de 1 m.

Din relatie:

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

îl îndepărtează pe F₁ și înlocuiți datele declarației:

După cum se vede, principiul lui Pascal poate fi aplicat într-o presă hidraulică, deoarece atunci când se exercită o forță F asupra pistonului cu secțiunea cea mai mică A1₁ presiunea care îşi are originea în lichidul în contact cu acesta se transmite complet şi aproape instantaneu restului lichidului. În acest fel, cunoscând aria fiecărei secțiuni și una dintre forțe, se poate obține valoarea forței la celălalt capăt.

Un alt exemplu de aplicația Principiul lui Pascal explică funcționarea frânelor hidraulice, deoarece la călcarea pe acest dispozitiv, exercită o forță asupra pedalei, care la rândul său este transmisă unui piston de secțiune mai mică care alunecă în interiorul unui piston. Această forță generează o presiune în interiorul lichidului de frână.