Pascals lag för vätskor och gaser säger att tryck, som fortplantar sig i ett ämne, inte ändrar dess styrka och överförs lika i alla riktningar. Flytande och gasformiga ämnen uppträder under tryck med vissa skillnader. Skillnaden beror på partiklarnas beteende och vikten av gaser och vätskor. I artikeln kommer vi att överväga allt detta i detalj med hjälp av visuella experiment.
Sänds vätsketrycket
Låt oss ta ett cylindriskt kärl, som är hermetiskt förseglat från ovan av en kolv. Det finns en vätska inuti och en vikt ligger på kolven. Den utövar ett tryck med en kraft lika med dess vikt. Detta tryck överförs till vätskan. Dess molekyler, till skillnad från partiklar i en fast kropp, kan röra sig fritt i förhållande till varandra. Det finns ingen strikt ordning i deras arrangemang, de är utspridda slumpmässigt.
Kunskap om funktionerrörelsen av partiklar av olika ämnen i framtiden kommer att hjälpa oss att förstå Pascals lag för vätskor och gaser. Hur kommer vätskemolekylerna att bete sig om vi agerar på dem med viktens tryckkraft? Erfarenhet hjälper oss att svara på den här frågan.
Hur vätska beter sig under tryck
Modellen av vätskan kommer att vara glaspärlor, och modellen av kärlet kommer att vara en låda utan lock. Kulor, såväl som partiklar av ett flytande ämne, rör sig fritt i behållare. Ta alla föremål som har samma bredd som lådans bredd. Den kommer att imitera en kolv.
Tryck kolven på vätskan. Hur beter sig dess molekyler? Vi ser att de trycker både på botten av behållaren och på dess väggar. De trycker på varandra och försöker falla ur lådan. Om det vore en riktig vätska skulle den ha en tendens att stänka ut ur kärlet. Senare, när vi studerar Pascals lag för vätskor och gaser, kommer vi att se detta i praktiken. På grund av att molekylerna rör sig fritt överförs trycket som utövas av vikten både åt sidorna och nedåt. Och vad händer om du ersätter vätska med gas?
Hur luft beter sig under tryck
Låt oss säga att vi har en cylinder med en kolv fylld med luft. Placera en vikt ovanpå kolven. Hur appliceras trycket på gasen som överförs? När kolven rör sig nedåt minskar avståndet mellan molekylerna i toppen av gasen, men inte länge. Hastigheten för gasmolekyler är hundratals meter per sekund. Avståndet mellan dem är mycket större än deras storlek. De rör sig i slumpmässiga riktningar och kolliderar med varandra.
När kolvenfaller låses partiklarna helt enkelt i en mindre volym. Som ett resultat träffar de oftare kärlets väggar, och när volymen av gasen minskar ökar dess tryck. Detta postulat måste komma ihåg, så att det senare skulle bli lättare att förstå Pascals lag för vätskor och gaser. Antalet slag per sekund per kvadratcentimeter är nästan detsamma. Det betyder att trycket som kolven producerar överförs i alla riktningar utan förändring.
Trycköverföring i olika riktningar
Pascals lag, överföring av tryck av vätskor och gaser kan inte förstås om man inte förstår en konstighet: hur kommer det sig att vi trycker ner, och trycket överförs både nedåt och åt sidorna? Men vad händer om ett rör är fäst vid cylindern, kommer trycket att överföras uppåt genom det? Låt oss experimentera.
Ta två sprutor fyllda med vatten och anslut dem med ett rör. Låt oss observera hur trycket kommer att överföras av vätskan som finns i sprutorna. Tryck på kolven på en spruta. Tryckkraften på kolven, och därmed på vätskan, är riktad nedåt. Vi ser dock att kolven på den andra sprutan stiger. Det visar sig att trycket, som överförs genom röret, ändrar kraftens riktning. Intressant nog kan sprutor placeras inte bara vertik alt utan också i rät vinkel mot varandra. Resultatet blir detsamma.
Häll ut vattnet så blir det luft i sprutorna. Låt oss upprepa upplevelsen. Under experimentets gång kommer vi att se att gasen också överför tryck i alla riktningar. Det finns bara en skillnad med vätska. Om du sänker kolven på ensprutan ner och fixera den med fingret, sedan när du trycker på kolven på en annan spruta kommer gasen att komprimeras. Dess volym kommer att minska med ungefär två gånger, och kolven kommer att sträva efter att studsa upp. Denna gas, som försöker öka sin volym, får kolven att röra sig uppåt. Det skulle vara annorlunda med en vätska, det skulle inte vara möjligt att komprimera den så lätt.
Pascals lag
Vi kommer att studera trycköverföringen av vätskor och gaser med hjälp av erfarenhet. Den uppfanns av den franske fysikern Blaise Pascal. Ta en ihålig sfär som ett glasrör är fäst vid. I olika delar av bollen (topp, sida, botten) finns små hål. En kolv är placerad inuti röret. Detta är en speciell anordning för att demonstrera Pascals lag.
Fyll ballongen genom röret med vatten för att se hur den beter sig. Även om tyngdkraften verkar på bollen från topp till botten, rinner strömmar av vatten ut ur bollens hål i en vinkel, åt sidan och till och med upp. Naturligtvis avviker de något från sin ursprungliga riktning, eftersom gravitationen verkar på dem. Vi ser att trycket som utövas på vattnet överförs i alla riktningar.
Om vi istället för vatten tar rök och gör det här experimentet, kommer vi att observera trycköverföringen i en gas med våra egna ögon, eftersom rök är en gas färgad med små partiklar av sot eller tjära. På grund av att den är väldigt lätt kommer den inte att påverkas av gravitationen lika mycket, den kommer inte att avvika från sin ursprungliga position lika mycket som vattenströmmar. Vi kan dra slutsatsen detta: trycket som utövadespå en vätska eller gas, överförs, utan att ändra kraft, till någon punkt av vätskan och gasen i alla riktningar. Detta är Pascals lag för vätskor och gaser. Formel: P=F/S där P är trycket. Den är lika med förhållandet mellan kraften F och arean S, på vilken den verkar vinkelrätt.
