Pascals lag: formel, formulering och tillämpning

2024 Författare: Angel Austin | [email protected]. Senast ändrad: 2024-01-02 17:56

Den berömda franske filosofen, matematikern och fysikern från 1600-talet Blaise Pascal gjorde ett viktigt bidrag till utvecklingen av modern vetenskap. En av hans främsta prestationer var formuleringen av den så kallade Pascals lag, som är förknippad med egenskapen hos flytande ämnen och det tryck som skapas av dem. Låt oss titta närmare på den här lagen.

Forskarens korta biografi

Blaise Pascal föddes den 19 juni 1623 i Clermont-Ferrand, Frankrike. Hans far var vicepresident för skatteuppbörd och matematiker, och hans mor tillhörde den borgerliga klassen. Från en ung ålder började Pascal visa intresse för matematik, fysik, litteratur, språk och religiösa läror. Han uppfann en mekanisk räknare som kunde utföra addition och subtraktion. Han ägnade mycket tid åt att studera de fysiska egenskaperna hos flytande kroppar, samt att utveckla begreppen tryck och vakuum. En av vetenskapsmannens viktiga upptäckter var principen som bär hans namn - Pascals lag. Blaise Pascal dog 1662 i Paris på grund av förlamning av benen - en sjukdom somsom följde med honom från 1646.

Tryckkoncept

Innan vi överväger Pascals lag, låt oss ta itu med en sådan fysisk storhet som tryck. Det är en skalär fysisk storhet som anger kraften som verkar på en given yta. När en kraft F börjar verka på en yta av area A vinkelrät mot den, beräknas trycket P med följande formel: P=F / A. Trycket mäts i International System of Units SI i pascal (1 Pa=1 N/m2), det vill säga för att hedra Blaise Pascal, som ägnade många av sina verk åt frågan om påtryckningar.

Om kraften F verkar på en given yta A inte vinkelrätt, utan i någon vinkel α mot den, kommer uttrycket för trycket att ha formen: P=Fsin(α)/A, i detta fall Fsin(α) är den vinkelräta komponenten av kraften F mot ytan A.

Pascals lag

Inom fysiken kan denna lag formuleras enligt följande:

Tryck som appliceras på en praktiskt taget inkompressibel flytande substans, som är i jämvikt i ett kärl med icke-deformerbara väggar, överförs i alla riktningar med samma intensitet.

Du kan verifiera riktigheten av denna lag enligt följande: du måste ta en ihålig sfär, göra hål i den på olika ställen, förse denna sfär med en kolv och fylla den med vatten. Nu, genom att applicera tryck på vattnet med kolven, kan du se hur det rinner ut ur alla hål med samma hastighet, vilket betyder att vattentrycket i området för strandhålet är detsamma.

vätskor och gaser

Pascals lag är formulerad för flytande ämnen. Vätskor och gaser faller under detta koncept. Men till skillnad från gaser är molekylerna som bildar en vätska placerade nära varandra, vilket gör att vätskor har en sådan egenskap som inkompressibilitet.

På grund av egenskapen att en vätska är inkompressibilitet, när ett ändligt tryck skapas i en viss volym av den, överförs den i alla riktningar utan förlust av intensitet. Det är precis vad Pascals princip handlar om, som är formulerad inte bara för vätska, utan även för inkompressibla ämnen.

Med tanke på frågan om "gastryck och Pascals lag", i detta ljus, bör det sägas att gaser, till skillnad från vätskor, lätt komprimeras utan att behålla volymen. Detta leder till det faktum att när ett externt tryck appliceras på en viss volym gas, överförs det också i alla riktningar och riktningar, men samtidigt tappar det intensitet, och dess förlust kommer att bli starkare, ju lägre densiteten är. av gasen.

Därmed gäller Pascals princip endast för flytande media.

Pascal-princip och hydraulisk maskin

Pascals princip används i olika hydrauliska anordningar. För att använda Pascals lag i dessa apparater gäller följande formel: P=P₀+ρgh, här är P trycket som verkar i vätskan på djupet h, ρ - är vätskans densitet, P₀ är trycket som appliceras på vätskans yta, g (9, 81m/s^{2) - fritt fallacceleration nära vår planets yta.}

Funktionsprincipen för en hydraulisk maskin är följande: två cylindrar som har olika diametrar är anslutna till varandra. Detta komplexa kärl är fyllt med lite vätska, såsom olja eller vatten. Varje cylinder är försedd med en kolv så att ingen luft blir kvar mellan cylindern och ytan på vätskan i kärlet.

Antag att en viss kraft F₁ verkar på en kolv i en cylinder med mindre sektion, då skapar den tryck P₁ =F 1_/A1_{. Enligt Pascals lag kommer trycket P}1 _{omedelbart att överföras till alla punkter i utrymmet inuti vätskan i enlighet med ovanstående formel. Som ett resultat, trycket P}1 _{med kraften F}2_=P1 _A 2_=F1_A2_/A1_{. Kraften F}2 _{kommer att riktas motsatt kraften F}1_{, det vill säga den tenderar att trycka upp kolven medan den blir större än kraften F}1 _{exakt lika många gånger som tvärsnittsarean på maskinens cylindrar skiljer sig.}

Därmed tillåter Pascals lag dig att lyfta stora laster med små balanserande krafter, vilket är ett slags Arkimedes hävstång.

Andra tillämpningar av Pascals princip

Den övervägda lagen används inte bara i hydrauliska maskiner, utan även fyndbredare tillämpning. Nedan finns exempel på system och enheter vars funktion skulle vara omöjlig om Pascals lag inte var giltig:

• I bilars bromssystem och i det välkända låsningsfria ABS-systemet, som förhindrar att bilens hjul blockeras vid inbromsning, vilket hjälper till att undvika sladd och slirning av fordonet. Dessutom tillåter ABS-systemet föraren att behålla kontrollen över fordonet när den senare utför nödbromsning.
• I alla typer av kylskåp och kylsystem där arbetsämnet är ett flytande ämne (freon).