Що таке принцип Паскаля і як він визначається?

Евелін Мейті Марін | лип. 2022
Промисловий інженер, магістр фізики та освіта

Принцип Паскаля можна перевірити за допомогою сферичної оболонки, оснащеної поршнем і перфорованою в різних точках, як показано на малюнку. Якщо кулю наповнити рідиною, а потім плунжер чинить тиск, можна побачити, що рідина витісняється з однаковим тиском і швидкість через усі отвори. Можна перевірити, що тиск на виході через отвори є однаковим, якщо на кожному виході розмістити трубки, і рідина піднімається на однакову висоту в кожній трубці.

Здійснюючи тиск на плунжер, висота рідини є однаковою в усіх трубках випускних отворів.

Про Блеза Паскаля: він народився 19 червня 1623 року в Клермон-Феррані, Франція, і згодом став одним із учених, найвидатніших і визнаних теологів і філософів, головним чином за деякі їхні внески, такі як піраміда Паскаля, одиниця тиск у міжнародній системі (Паскаль: Pa), або принцип, який носить його прізвище «Принцип Паскаля», і який навіть сьогодні є подати заявку на дизайн пресів і гідравлічних механізмів. Паскаль отримав освіту від свого батька, який займав помітне становище в державному секторі. З раннього дитинства Паскаль зробив значний внесок у різні галузі, такі як математика, Статистика і механіка рідини. Пізніше він також наважився на сферу Філософія і богослов'я.

гідравлічний прес

Одне з типових і актуальних застосувань, безпосередньо пов'язаних з принципом Паскаля, можна побачити в функціонування гідравлічного преса, який є простою машиною, що складається з двох секцій різних площ, які піддаються тиску двома поршнями, як показано на малюнку.

Схема основа гідравлічного преса

Цей механізм має багато промислових застосувань, одне з них – підйом важких вантажів, наприклад транспортних засобів.

Тиск визначається як:

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

Де:
Ф. величина сила наноситься на кожен поршень
A: площа поперечного перерізу кожної сторони преса
P: тиск гідравлічної рідини

Відповідно до принципу Паскаля, тиск всередині рідини в усіх точках однаковий, тому:

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

Це співвідношення означає, що чиста сила на більший поршень, коли менша сила прикладена до меншого поршня, буде більшою, чим більше співвідношення між секціями. Таким чином, якщо три з чотирьох параметрів в вираз, кімнату можна отримати шляхом простого очищення.

Практичний приклад

Якою буде сила 1 (Ф₁), щоб застосувати на зображенні, щоб створити силу 2 (F2) становить 10 000 Н?. Малий поршень 1 має радіус 20 см, а великий поршень — 1 м.

З відносин:

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

очищає Ф₁ і замінити дані заяви:

Як видно, принцип Паскаля можна застосувати в гідравлічному пресі, оскільки при дії сили F на поршень з найменшим перерізом A1₁ тиск, який виникає в рідині, що контактує з нею, повністю і майже миттєво передається решті рідини. Таким чином, знаючи площу кожної ділянки та одну із сил, можна отримати значення сили на іншому кінці.

Ще один приклад додаток Принцип Паскаля пояснює роботу гідравлічних гальм, оскільки, наступаючи на цей пристрій, чинить зусилля на педаль, яке, у свою чергу, передається на поршень меншого перерізу, який ковзає всередині поршень. Ця сила створює тиск всередині гальмівної рідини.