Pascals lov: formel, formulering og anvendelse

2024 Forfatter: Angel Austin | [email protected]. Sist endret: 2024-01-02 17:53

Den berømte franske filosofen, matematikeren og fysikeren på 1600-tallet Blaise Pascal ga et viktig bidrag til utviklingen av moderne vitenskap. En av hans hovedprestasjoner var formuleringen av den såk alte Pascal-loven, som er assosiert med egenskapen til flytende stoffer og trykket som skapes av dem. La oss se nærmere på denne loven.

Forskerens korte biografi

Blaise Pascal ble født 19. juni 1623 i Clermont-Ferrand, Frankrike. Faren hans var visepresident for skatteinnkreving og matematiker, og moren tilhørte den borgerlige klassen. Fra en ung alder begynte Pascal å vise interesse for matematikk, fysikk, litteratur, språk og religiøs lære. Han oppfant en mekanisk kalkulator som kunne utføre addisjon og subtraksjon. Han brukte mye tid på å studere de fysiske egenskapene til flytende kropper, i tillegg til å utvikle konseptene trykk og vakuum. En av de viktige oppdagelsene til forskeren var prinsippet som bærer navnet hans - Pascals lov. Blaise Pascal døde i 1662 i Paris på grunn av lammelser av bena - en sykdom somsom fulgte ham fra 1646.

trykkkonsept

Før vi vurderer Pascals lov, la oss forholde oss til en fysisk størrelse som trykk. Det er en skalar fysisk størrelse som angir kraften som virker på en gitt overflate. Når en kraft F begynner å virke på en overflate av område A vinkelrett på den, beregnes trykket P ved å bruke følgende formel: P=F / A. Trykket måles i International System of Units SI i pascal (1 Pa=1 N/m2), det vil si til ære for Blaise Pascal, som viet mange av verkene sine til spørsmålet om press.

Hvis kraften F virker på en gitt flate A ikke vinkelrett, men i en eller annen vinkel α på den, vil uttrykket for trykk ha formen: P=Fsin(α)/A, i dette tilfellet Fsin(α) er den perpendikulære komponenten av kraften F til overflaten A.

Pascals lov

I fysikk kan denne loven formuleres som følger:

Trykk som påføres en praktisk t alt ukomprimerbar flytende substans, som er i likevekt i et kar med ikke-deformerbare vegger, overføres i alle retninger med samme intensitet.

Du kan verifisere riktigheten av denne loven som følger: du må ta en hul kule, lage hull i den på forskjellige steder, forsyne denne kulen med et stempel og fylle den med vann. Nå, ved å trykke på vannet med stempelet, kan du se hvordan det renner ut av alle hullene med samme hastighet, noe som betyr at vanntrykket i området ved strandhullet er det samme.

Væsker og gasser

Pascals lov er formulert for flytende stoffer. Væsker og gasser faller inn under dette konseptet. Men i motsetning til gasser, er molekylene som danner en væske lokalisert nær hverandre, noe som gjør at væsker har en slik egenskap som inkompressibilitet.

På grunn av egenskapen til inkompressibiliteten til en væske, når et begrenset trykk skapes i et visst volum av den, overføres den i alle retninger uten tap av intensitet. Det er nettopp dette Pascals prinsipp handler om, som er formulert ikke bare for væske, men også for inkompressible stoffer.

Med tanke på spørsmålet om "gasstrykk og Pascals lov," i dette lyset, bør det sies at gasser, i motsetning til væsker, lett komprimeres uten å beholde volumet. Dette fører til det faktum at når et eksternt trykk påføres et visst volum av gass, overføres det også i alle retninger og retninger, men samtidig mister det intensiteten, og tapet vil være jo sterkere jo lavere tettheten er. av gassen.

Dermed er Pascals prinsipp kun gyldig for flytende medier.

Pascal-prinsipp og hydraulisk maskin

Pascals prinsipp brukes i ulike hydrauliske enheter. For å bruke Pascals lov i disse enhetene, er følgende formel gyldig: P=P₀+ρgh, her er P trykket som virker i væsken på dybden h, ρ - er tettheten til væsken, P₀ er trykket som påføres overflaten av væsken, g (9, 81m/s^{2) - akselerasjon av fritt fall nær overflaten av planeten vår.}

Prinsippet for drift av en hydraulisk maskin er som følger: to sylindre som har forskjellige diametre er koblet til hverandre. Dette komplekse karet er fylt med litt væske, for eksempel olje eller vann. Hver sylinder er utstyrt med et stempel slik at det ikke blir igjen luft mellom sylinderen og overflaten av væsken i karet.

Anta at en viss kraft F₁ virker på et stempel i en sylinder med mindre seksjon, så skaper den trykk P₁ =F 1_/A1_{. I henhold til Pascals lov vil trykket P}1 _{øyeblikkelig overføres til alle punkter inne i væsken i samsvar med formelen ovenfor. Som et resultat blir trykket P}1 _{med kraften F}2_=P1 _A 2_=F1_A2_/A1_{. Kraften F}2 _{vil rettes motsatt av kraften F}1_{, det vil si at den vil ha en tendens til å skyve stempelet opp, mens den vil være større enn kraften F}1 _{nøyaktig like mange ganger som tverrsnittsarealet til maskinens sylindre er forskjellig.}

Dermed tillater Pascals lov deg å løfte store laster med små balanserende krefter, som er en slags Arkimedes' spak.

Andre anvendelser av Pascals prinsipp

Den vurderte loven brukes ikke bare i hydrauliske maskiner, men funnbredere anvendelse. Nedenfor er eksempler på systemer og enheter hvis drift ville vært umulig hvis Pascals lov ikke var gyldig:

• I bremsesystemene til biler og i det velkjente antilåse ABS-systemet, som forhindrer at hjulene på bilen blokkerer under bremsing, noe som bidrar til å unngå skrens og sklir av kjøretøyet. I tillegg lar ABS-systemet føreren beholde kontrollen over kjøretøyet når sistnevnte utfører nødbremsing.
• I alle typer kjøleskap og kjølesystemer der arbeidsstoffet er et flytende stoff (freon).