Paskalov zakon za tečnosti i gasove kaže da pritisak, šireći se u supstanci, ne menja njenu snagu i prenosi se u svim pravcima podjednako. Tečne i gasovite supstance se ponašaju pod pritiskom sa određenim razlikama. Razlika je zbog ponašanja čestica i težine gasova i tečnosti. U članku ćemo sve ovo detaljno razmotriti uz pomoć vizualnih eksperimenata.
Da li se prenosi pritisak tečnosti
Uzmimo cilindričnu posudu, koja je odozgo hermetički zatvorena klipom. Unutra je tečnost, a na klipu je uteg. Vrši pritisak silom jednakom njegovoj težini. Ovaj pritisak se prenosi na tečnost. Njegovi molekuli, za razliku od čestica čvrstog tijela, mogu se slobodno kretati jedni u odnosu na druge. Nema strogog reda u njihovom rasporedu, oni su nasumično raspoređeni.
Poznavanje karakteristikakretanje čestica različitih supstanci u budućnosti će nam pomoći da razumemo Pascalov zakon za tečnosti i gasove. Kako će se ponašati molekuli tekućine ako na njih djelujemo silom pritiska težine? Iskustvo će nam pomoći da odgovorimo na ovo pitanje.
Kako se tečnost ponaša pod pritiskom
Model tečnosti će biti staklene perle, a model posude kutija bez poklopca. Kuglice, kao i čestice tečne supstance, slobodno se kreću u posudama. Uzmite bilo koji predmet koji je iste širine kao i širina kutije. Imitirati će klip.
Pritisnite klip na tečnost. Kako se ponašaju njegovi molekuli? Vidimo da pritiskaju i dno posude i njene zidove. Guraju se i pokušavaju da ispadnu iz kutije. Da je to prava tečnost, onda bi imala tendenciju da prsne iz posude. Kasnije, kada budemo proučavali Pascalov zakon za tečnosti i gasove, to ćemo videti u praksi. Zbog činjenice da se molekuli slobodno kreću, pritisak koji vrši težina prenosi se i na strane i na dolje. A šta se dešava ako tečnost zamijenite plinom?
Kako se zrak ponaša pod pritiskom
Recimo da imamo cilindar sa klipom ispunjenim vazduhom. Postavite uteg na vrh klipa. Kako se prenosi pritisak na gas? Kako se klip kreće prema dolje, udaljenost između molekula na vrhu plina se smanjuje, ali ne zadugo. Brzina molekula plina je stotine metara u sekundi. Udaljenost između njih je mnogo veća od njihove veličine. Kreću se u nasumičnim smjerovima i sudaraju se jedni s drugima.
Kada je klippada, čestice se jednostavno zaključavaju u manjoj zapremini. Kao rezultat toga, češće udaraju u zidove posude, a kako se volumen plina smanjuje, njegov tlak se povećava. Ovaj postulat se mora zapamtiti, kako bi kasnije bilo lakše razumjeti Pascalov zakon za tečnosti i gasove. Broj otkucaja u sekundi po kvadratnom centimetru je skoro isti. To znači da se pritisak koji klip proizvodi prenosi u svim smjerovima bez promjene.
Pritisak u različitim smjerovima
Paskalov zakon, prenos pritiska tečnostima i gasovima se ne može razumeti ako se ne razume jedna neobičnost: kako to da pritiskamo dole, a pritisak se prenosi i na dole i na strane? Ali šta ako je cijev pričvršćena na cilindar, hoće li se pritisak prenositi nagore kroz nju? Hajde da eksperimentišemo.
Uzmite dva šprica napunjena vodom i povežite ih cijevi. Pogledajmo kako će tečnost koja se nalazi u špricu prenositi pritisak. Pritisnite klip jednog šprica. Sila pritiska na klip, a time i na tečnost, usmerena je naniže. Međutim, vidimo da se klip druge šprice podiže. Ispostavilo se da pritisak, koji se prenosi kroz cijev, mijenja smjer sile. Zanimljivo je da se špricevi mogu postaviti ne samo okomito, već i pod pravim uglom jedan prema drugom. Rezultat će biti isti.
Izlijte vodu i u špricu će biti zraka. Ponovimo iskustvo. U toku eksperimenta videćemo da gas takođe prenosi pritisak u svim pravcima. Postoji samo jedna razlika sa tečnošću. Ako spustite klip jednogspustite štrcaljku i fiksirajte je prstom, a zatim kada pritisnete klip druge šprice, plin će se komprimirati. Njegov volumen će se smanjiti za oko dva puta, a klip će nastojati da odskoči. Ovaj plin, nastojeći povećati svoju zapreminu, uzrokuje da se klip kreće prema gore. S tekućinom bi bilo drugačije, ne bi je bilo moguće tako lako komprimirati.
Paskalov zakon
Proučavat ćemo prijenos pritiska tekućinama i plinovima uz pomoć iskustva. Izmislio ga je francuski fizičar Blaise Pascal. Uzmite šuplju kuglu na koju je pričvršćena staklena cijev. U različitim dijelovima lopte (gornji, bočni, donji) postoje male rupe. Unutar cijevi je postavljen klip. Ovo je poseban uređaj za demonstriranje Pascalovog zakona.
Napunite balon kroz cijev vodom da vidite kako se ponaša. Iako gravitacija djeluje na lopticu odozgo prema dolje, mlazovi vode teku iz rupa lopte pod uglom, u stranu, pa čak i prema gore. Naravno, malo odstupaju od prvobitnog smjera, jer na njih djeluje gravitacija. Vidimo da se pritisak koji se vrši na vodu prenosi u svim smjerovima.
Ako umjesto vode uzmemo dim i uradimo ovaj eksperiment, vlastitim ćemo očima promatrati prijenos pritiska u plinu, jer je dim plin obojen sitnim česticama čađi ili katrana. Zbog činjenice da je veoma lagan, na njega neće toliko uticati gravitacija, neće odstupiti od prvobitnog položaja koliko vodeni tokovi. Možemo zaključiti ovo: izvršeni pritisakna tečnost ili gas, prenosi se, bez promene sile, na bilo koju tačku tečnosti i gasa u svim pravcima. Ovo je Pascalov zakon za tečnosti i gasove. Formula: P=F/S gdje je P pritisak. Jednaka je omjeru sile F i površine S, na koju djeluje okomito.
