Pascals lag: förklaring av materialet, exempelfrågor och diskussion

Pascals lag lyder: "Om externt tryck appliceras på ett slutet system kommer trycket vid någon punkt i vätskan att öka i proportion till det yttre tryck som appliceras."

Har du någonsin sett när en verkstad bytte däck? Om så är fallet kommer du säkert att se att bilen eller ens lastbilen lyfts först med ett litet verktyg som kallas en domkraft.

Naturligtvis uppstår frågan hur en domkraft kan lyfta en bil som väger tusentals gånger från domkraften.

Svaret på denna fråga förklaras av en lag som heter Pascals lag. För mer information, låt oss titta vidare på Pascals lag tillsammans med ett exempel på problemet.

Förstå Pascals lag

På 1500-talet myntade en filosof och vetenskapsman vid namn Blaise Pascal en lag som heter Pascals lag. Denna lag lyder:

"Om externt tryck appliceras på ett slutet system kommer trycket vid någon punkt i vätskan att öka i proportion till det externt applicerade trycket."

Den grundläggande vetenskapen i denna lag är tryck, där trycket som appliceras på vätskan med ett slutet system kommer att vara lika med det tryck som kommer ut ur systemet.

Tack vare honom började innovationer framträda särskilt för att lösa problemet med att lyfta en tung last. Exempel är domkrafter, pumpar och hydraulsystem vid bromsning.

Formel

Innan vi går till ekvationerna eller formlerna i Pascals lag, måste vi lära oss grundläggande vetenskap, nämligen tryck. Den allmänna definitionen av tryck är effekten eller en kraft som verkar på en yta. Den allmänna formeln för ekvationen är:

P = F / A

Var :

P är tryck (Pa)

F är kraften (N)

A är den effektiva ytan (m2)

Den matematiska ekvationen i Pascals lag är väldigt enkel där:

Läs också: Bakteriestruktur, funktioner och bilder [FULL]

Enter = Avsluta

Med bilden ovan kan ekvationen av Pascals lag skrivas som:

P1 = P2

F1 / A1 = F2 / A2

Med:

P1: inloppstryck (Pa)

P2: utloppstryck (Pa)

F1: applicerad kraft (N)

F2: producerad kraft (N)

A1: kraftanvändning (m2)

A2: resulterande yta (m2)

Dessutom finns det en annan term som används vid tillämpningen av Pascals lag som kallas mekanisk fördel. I allmänhet är den mekaniska fördelen förhållandet mellan den kraft som ett system kan producera och den kraft som måste appliceras. Matematiskt kan den mekaniska fördelen skrivas:

mekanisk fördel = F2 / F1

Som i exemplet med en hydraulisk billyftare kommer vätskan i systemet alltid att ha samma volym.

Därför kan ekvationen för Pascals lag också skrivas som ett volymförhållande in och ut som:

V1 = V2

eller kan skrivas som

A1.h1 = A2.h2

Var :

V1 = volym tryckt in

V2 = volym som kommer ut

A1 = område för inmatningsavsnitt

A2 = avsluta sektionsområdet

h1 = djup för inkommande avsnitt

h2 = utgångssektionens höjd

Problem exempel

Följande är några exempel och diskussion om problem med tillämpningen av Pascals lag så att du lättare kan förstå.

Exempel 1

En hydraulisk spak används för att lyfta en last på 1 ton. Om förhållandet mellan tvärsnittsytorna är 1: 200, vad är den minsta kraft som måste appliceras på hydraulspaken?

Svar:

A1 / A2 = 1: 200

m = 1000 kg, sedan W = m. g = 1000. 10 = 10000 N.

F1 / A1 = F2 / A2

F1 / F2 = A1 / A2

F1 / 10000 = 1/200

F1 = 50N

Så kraften som systemet måste göra är 50N

Exempel 2

Den mekaniska fördelen med en hydraulisk spak har ett värde på 20. Om en person vill lyfta en bil som väger 879 kg, vilken kraft har systemet att göra?

Svar:

m = 879 kg, sedan W = mg = 879. 10 = 8790 N

mekanisk förstärkning = 20

F2 / F1 = 20

8790 / F1 = 20

F1 = 439,5 N

så kraften som utövas på hävstången är 439,5 N

Läs också: 1 år hur många veckor? (År till veckor) Här är svaret

Exempel 3

En hydraulisk spak har en inloppskolvdiameter på 14 cm och en utloppsdiameter på 42 cm. Om kolven sjunker ner till 10 cm djup, vad är höjden på kolven som lyfts ut?

Svar:

Kolven har en cirkulär yta så dess yta är

A1 = π. r12 = 22/7. (14/2) 2 = 154 cm2

A2 = π. r22 = 22/7. (42/2) 2 = 1386 cm2

h1 = 10 cm

sedan

A1. h1 = A2. h2

154. 10 = 1386. h2

h2 = 1540/1386

h2 = 1,11 cm

Så kolven som lyfts ut är 1,11 cm hög

Exempel 4

En kompressor med en slang fäst vid en kran har en diameter på 14 mm. Om en spruta med ett munstycke på 0,42 mm är installerad i slutet av slangen och när kompressorn slås på, mäts trycket vid 10 bar. Bestäm mängden luftavgaskraft som kommer ut ur munstycket om kompressortrycket inte minskar.

Svar :

Slangar och hål har en cirkulär tvärsnittsarea

Då är hålytans yta

A2 = π. r22 = 22/7. (1,4 / 2) 2 = 1,54 mm2

"Kom ihåg att Pascals lag förklarar att trycket in är lika med trycket ut."

Så att luftens kraft som kommer ut är:

P = F / A

F = P. A

F = 10 bar. 1,54 mm2

ändra enhetsfältet till pascal och mm2 till m2

sedan

F = 106 Pa. 1,54 x 10-6 m2

F = 1,54 N

Så vindkraften som kommer ut är 1,54 N

Således kan diskussionen om Pascals lag förhoppningsvis vara till nytta för dig