Kaj je Pascalov princip in kako je definiran?

Evelyn Maitee Marin | jul. 2022
Industrijski inženir, magister fizike in EdD

Pascalovo načelo je mogoče preveriti z uporabo sferične lupine, opremljene z batom in preluknjane na različnih točkah, kot je prikazano na sliki. Če je krogla napolnjena s tekočino in nato bat izvaja pritisk, lahko vidimo, da je tekočina iztisnjena z enakim pritiskom in hitrost skozi vse luknje. Preverimo lahko, da je izhodni tlak skozi odprtine enak, če so cevi nameščene na vsakem izhodu in se tekočina v vsaki cevi dvigne na enako višino.

S pritiskom na bat je višina tekočine enaka v vseh ceveh izhodnih vrat.

O Blaiseu Pascalu, rojen 19. junija 1623 v Clermont Ferrandu v Franciji, je kasneje postal eden od znanstvenikov, najbolj izjemnih in priznanih teologov in filozofov, predvsem zaradi nekaterih njihovih prispevkov, kot je Pascalova piramida, enota pritisk v mednarodnem sistemu (Pascal: Pa) ali princip, ki nosi njegov priimek "Pascalov princip", in ki je še danes zaprosi za oblikovanje stiskalnic in hidravličnih mehanizmov. Pascala je izobraževal njegov oče, ki je bil na vidnem položaju v javnem sektorju. Od zgodnjega otroštva je Pascal pustil pomembne prispevke na različnih področjih, kot so matematika, Statistika in Mehanika tekočin. Kasneje se je podal tudi na področje Filozofija in teologijo.

hidravlična stiskalnica

Eno od reprezentativnih in aktualnih aplikacij, neposredno povezanih s Pascalovim načelom, je mogoče videti v delovanje hidravlične stiskalnice, ki je preprost stroj, sestavljen iz dveh delov različnih področij, ki sta izpostavljena pritisku dveh batov, kot je prikazano na sliki.

Shema osnova hidravlične stiskalnice

Ta mehanizem ima več industrijskih uporab, ena od njih je dvigovanje težkih bremen, kot so vozila.

Tlak je opredeljen kot:

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

Kje:
F. velikost moč nanese na vsak bat
A: površina prečnega prereza vsake strani stiskalnice
P: tlak hidravlične tekočine

Po Pascalovem principu je tlak v tekočini na vseh točkah enak, torej:

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

To razmerje pomeni, da bo skupna sila na večji bat, ko na manjši bat deluje manjša sila, večja, čim večje je razmerje med odseki. Torej, če so trije od štirih parametrov izražanje, lahko prostor pridobite s preprostim čiščenjem.

Praktični primer

Kakšna bo sila 1 (F₁) za uporabo na prikazani sliki je za ustvarjanje sile 2 (F2) 10.000 N?. Mali bat 1 ima polmer 20 cm, veliki bat pa 1 m.

Iz razmerja:

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

počisti F₁ in zamenjajte podatke izjave:

Kot je razvidno, je Pascalovo načelo mogoče uporabiti v hidravlični stiskalnici, saj ko na bat z najmanjšim prerezom A1 deluje sila F₁ tlak, ki izvira iz tekočine v stiku z njo, se popolnoma in skoraj v trenutku prenese na preostalo tekočino. Na ta način, če poznamo površino vsakega odseka in eno od sil, lahko dobimo vrednost sile na drugem koncu.

Še en primer aplikacija Pascalovo načelo pojasnjuje delovanje hidravličnih zavor, saj ko stopite na to napravo, izvaja silo na pedalu, ki se nato prenese na bat manjšega preseka, ki drsi znotraj bat. Ta sila ustvarja tlak v zavorni tekočini.