Paskalov zakon: formula, formulacija i primena

2024 Autor: Angel Austin | [email protected]. Zadnja izmjena: 2024-01-02 17:42

Čuveni francuski filozof, matematičar i fizičar iz 17. veka Blez Paskal dao je važan doprinos razvoju moderne nauke. Jedno od njegovih glavnih dostignuća bila je formulacija takozvanog Pascalovog zakona, koji je povezan sa svojstvom tečnih supstanci i pritiskom koje one stvaraju. Pogledajmo bliže ovaj zakon.

Kratka biografija naučnika

Blaise Pascal je rođen 19. juna 1623. u Clermont-Ferrandu, Francuska. Otac mu je bio potpredsjednik za naplatu poreza i matematičar, a majka je pripadala građanskoj klasi. Od malih nogu, Pascal je počeo da pokazuje interesovanje za matematiku, fiziku, književnost, jezike i verska učenja. Izmislio je mehanički kalkulator koji je mogao vršiti sabiranje i oduzimanje. Proveo je dosta vremena proučavajući fizička svojstva tečnih tijela, kao i razvijajući koncepte pritiska i vakuuma. Jedno od važnih otkrića naučnika bio je princip koji nosi njegovo ime - Pascalov zakon. Blaise Pascal je umro 1662. u Parizu od paralize nogu – bolesti koja jekoji ga je pratio od 1646.

Koncept pritiska

Prije razmatranja Pascalovog zakona, hajde da se pozabavimo takvom fizičkom veličinom kao što je pritisak. To je skalarna fizička veličina koja označava silu koja djeluje na datu površinu. Kada sila F počne djelovati na površinu površine A koja je okomita na nju, tada se tlak P izračunava pomoću sljedeće formule: P=F / A. Pritisak se meri u Međunarodnom sistemu jedinica SI u paskalima (1 Pa=1 N/m2), odnosno u čast Bleza Paskala, koji je mnoga svoja dela posvetio pitanje pritiska.

Ako sila F djeluje na datu površinu A ne okomito, već pod nekim uglom α na nju, tada će izraz za pritisak imati oblik: P=Fsin(α)/A, u ovom slučaju Fsin(α) je okomita komponenta sile F na površinu A.

Paskalov zakon

U fizici, ovaj zakon se može formulirati na sljedeći način:

Pritisak primijenjen na praktično nestišljivu tečnu supstancu, koja je u ravnoteži u posudi koja ima nedeformabilne stijenke, prenosi se u svim smjerovima istim intenzitetom..

Možete provjeriti ispravnost ovog zakona na sljedeći način: trebate uzeti šuplju kuglu, napraviti rupe u njoj na raznim mjestima, snabdjeti ovu sferu klipom i napuniti je vodom. Sada, pritiskom na vodu klipom, možete vidjeti kako se ista izlijeva iz svih rupa istom brzinom, što znači da je pritisak vode u području svake rupe isti.

Tečnosti i gasovi

Paskalov zakon je formulisan za tečne supstance. Tečnosti i gasovi potpadaju pod ovaj koncept. Međutim, za razliku od gasova, molekuli koji formiraju tečnost nalaze se blizu jedan drugom, što uzrokuje da tečnosti imaju osobinu kao što je nestišljivost.

Usled svojstva nestišljivosti tečnosti, kada se u određenoj zapremini tečnosti stvori konačan pritisak, on se prenosi u svim pravcima bez gubitka intenziteta. Upravo o tome govori Pascalov princip, koji je formuliran ne samo za fluide, već i za nestišljive supstance.

S obzirom na pitanje "pritisak gasa i Pascalov zakon", u ovom svetlu, treba reći da se gasovi, za razliku od tečnosti, lako kompresuju bez zadržavanja zapremine. To dovodi do toga da kada se vanjski pritisak primjenjuje na određenu zapreminu plina, on se također prenosi u svim smjerovima i smjerovima, ali istovremeno gubi na intenzitetu, a njegov gubitak će biti jači što je gustoća manja. gasa.

Dakle, Pascalov princip vrijedi samo za tečne medije.

Pascal princip i hidraulična mašina

Pascalov princip se koristi u raznim hidrauličkim uređajima. Da bi se Pascalov zakon koristio u ovim uređajima, vrijedi sljedeća formula: P=P₀+ρgh, ovdje je P pritisak koji djeluje u tekućini na dubini h, ρ - je gustina tečnosti, P₀ je pritisak primenjen na površinu tečnosti, g (9, 81m/s^{2) - ubrzanje slobodnog pada blizu površine naše planete.}

Princip rada hidraulične mašine je sledeći: dva cilindra različitog prečnika su međusobno povezana. Ova složena posuda je napunjena nekom tečnošću, kao što je ulje ili voda. Svaki cilindar ima klip tako da ne ostaje vazduh između cilindra i površine tečnosti u posudi.

Pretpostavimo da određena sila F₁ djeluje na klip u cilindru manjeg presjeka, tada stvara pritisak P₁ =F 1_/A1_{. Prema Pascalovom zakonu, pritisak P}1 _{će se trenutno preneti na sve tačke prostora unutar tečnosti u skladu sa gornjom formulom. Kao rezultat, pritisak P}1 _{sa silom F}2_=P1 _A 2_=F1_A2_/A1_{. Sila F}2 _{će biti usmjerena suprotno sili F}1_{, odnosno težit će guranju klipa prema gore, dok će ona biti veća od sila F}1 _{tačno onoliko puta koliko se površina poprečnog preseka cilindara mašine razlikuje.}

Dakle, Pascalov zakon dozvoljava podizanje velikih tereta sa malim balansnim silama, što je neka vrsta Arhimedove poluge.

Druge primjene Pascalovog principa

Razmatrani zakon se koristi ne samo u hidrauličnim mašinama, već i u nalazimaširu primjenu. Ispod su primjeri sistema i uređaja čiji bi rad bio nemoguć da Pascalov zakon nije valjan:

• U kočionim sistemima automobila i u poznatom ABS sistemu protiv blokiranja točkova, koji sprečava blokiranje točkova automobila prilikom kočenja, što pomaže da se izbegne proklizavanje i proklizavanje vozila. Osim toga, ABS sistem omogućava vozaču da zadrži kontrolu nad vozilom kada potonje izvrši kočenje u slučaju nužde.
• U svim vrstama frižidera i rashladnih sistema gde je radna supstanca tečna materija (freon).