חוק פסקל: הסבר על החומר, שאלות לדוגמא ודיון

חוק פסקל

החוק של פסקל קורא: "אם מופעל לחץ חיצוני על מערכת סגורה, הלחץ בכל נקודה בנוזל יגדל ביחס ללחץ המופעל חיצונית."

האם ראית אי פעם מתי החלפת צמיגים בבית מלאכה? אם כן, בוודאי תראה שהמכונית או אפילו המשאית מרימים תחילה באמצעות כלי קטן שנקרא שקע.

כמובן שעולה השאלה כיצד ג'ק יכול להרים מכונית ששוקלת אפילו אלפי פעמים מהשקע.

חוק פסקל

התשובה לשאלה זו מוסברת בחוק שנקרא חוק פסקל. לפרטים נוספים, הבה נבחן עוד יותר את חוק פסקל יחד עם דוגמה לבעיה.

הבנת חוק פסקל

במאה ה -16 טבע פילוסוף ומדען בשם בלייז פסקל חוק בשם חוק פסקל. החוק הזה קורא:

"אם מפעילים לחץ חיצוני על מערכת סגורה, הלחץ בכל נקודה בנוזל יגדל ביחס ללחץ המופעל חיצונית."

המדע הבסיסי של חוק זה הוא לחץ, כאשר הלחץ המופעל על הנוזל עם מערכת סגורה יהיה שווה ללחץ היוצא מהמערכת.

בזכותו החלו אז להתגלות חידושים, במיוחד כדי להתגבר על בעיית הרמת מטען כבד. דוגמאות לכך הן שקעים, משאבות ומערכות הידראוליות בבלימה.

נוּסחָה

לפני שנלך למשוואות או נוסחאות של חוק פסקל, עלינו ללמוד את המדע הבסיסי, כלומר לחץ. הגדרת הלחץ באופן כללי היא השפעה או של כוח הפועל על פני השטח. הנוסחה הכללית למשוואה היא:

P = F / A

איפה :

P הוא לחץ (Pa)

F הוא הכוח (N)

A הוא שטח הפנים היעיל (מ"ר)

המשוואה המתמטית של חוק פסקל פשוטה מאוד כאשר:

קרא גם: מבנה חיידקי, פונקציות ותמונות [FULL]

Enter = יציאה

חוק פסקל

עם התמונה למעלה, ניתן לכתוב את משוואת חוק פסקל כ:

P1 = P2

F1 / A1 = F2 / A2

עם:

P1: לחץ כניסה (Pa)

P2: לחץ יציאה (Pa)

F1: כוח מופעל (N)

F2: הכוח המיוצר (N)

A1: שטח כוח מופעל (מ"ר)

A2: שטח שנוצר (מ"ר)

בנוסף, ישנו מונח נוסף המשמש ליישום חוק פסקל המכונה יתרון מכני. באופן כללי, היתרון המכני הוא היחס בין הכוחות שמערכת יכולה לייצר לבין הכוחות שיש להפעיל. מתמטית ניתן לכתוב את היתרון המכני:

יתרון מכני = F2 / F1

כמו בדוגמה של הרמת מכונית הידראולית, הנוזל במערכת תמיד יהיה באותו נפח.

לכן ניתן לכתוב את המשוואה לחוק פסקל גם כיחס נפח פנימה והחוצה:

V1 = V2

או שניתן לכתוב בשם

A1.h1 = A2.h2

איפה :

V1 = נפח דחף פנימה

V2 = נפח שיוצא

A1 = אזור קטע הכניסה

A2 = אזור חתך יציאה

h1 = עומק החלק הנכנס

h2 = גובה קטע היציאה

דוגמה לבעיות

להלן מספר דוגמאות ודיון בבעיות ביישום חוק פסקל כדי שתוכלו להבין ביתר קלות.

דוגמה 1

מנוף הידראולי משמש להרמת מטען של 1 טון. אם היחס בין שטחי החתך הוא 1: 200 אז מה הכוח המינימלי שיש להפעיל על הידית ההידראולית?

תשובה:

A1 / A2 = 1: 200

m = 1000 ק"ג, ואז W = m. g = 1000. 10 = 10000 נ '

F1 / A1 = F2 / A2

F1 / F2 = A1 / A2

F1 / 10000 = 1/200

F1 = 50N

אז הכוח שעל המערכת לעשות הוא שווה ל 50N

דוגמה 2

ליתרון המכני של מנוף הידראולי יש ערך 20. אם אדם רוצה להרים מכונית במשקל 879 ק"ג אז איזה כוח יש למערכת להפעיל?

תשובה:

m = 879 ק"ג, ואז W = מ"ג = 879. 10 = 8790 N

רווח מכני = 20

F2 / F1 = 20

8790 / F1 = 20

F1 = 439.5 N

כך שהכוח צריך לעבוד על מנופי 439.5 נ

קרא גם: שנה אחת כמה שבועות? (שנים עד שבועות) הנה התשובה

דוגמה 3

מנוף הידראולי בעל קוטר בוכנה כניסה של 14 ס"מ וקוטר יציאה של 42 ס"מ. אם הבוכנה יורדת לעומק 10 ס"מ, מה גובה הבוכנה שמונף החוצה?

תשובה:

לבוכנה משטח עגול ולכן שטחו הוא

A1 = π. r12 = 22/7. (14/2) 2 = 154 ס"מ

A2 = π. r22 = 22/7. (42/2) 2 = 1386 ס"מ

h1 = 10 ס"מ

לאחר מכן

A1. h1 = A2. h2

154. 10 = 1386. h2

h2 = 1540/1386

h2 = 1.11 ס"מ

אז הבוכנה מורמת גבוה 1.11 ס"מ

דוגמה 4

מדחס עם צינור מחובר לברז בקוטר של 14 מ"מ. אם בקצה הצינור מותקן מרסס בקוטר נחיר של 0.42 מ"מ וכאשר המדחס מופעל, הלחץ נמדד ב -10 בר. קבע את כמות כוח הפליטה האוויר שיוצא מהזרבובית אם לחץ המדחס לא יורד.

תשובה:

לצינורות ולחור יש שטח חתך עגול

ואז השטח של משטח החור הוא

A2 = π. r22 = 22/7. (1,4 / 2) 2 = 1.54 מ"מ

"זכור שחוק פסקל מסביר שהלחץ פנימה שווה ללחץ החוצה."

כך שכוח האוויר שיוצא הוא:

P = F / A

F = P. א

F = 10 בר. 1.54 מ"מ 2

שנה את סרגל היחידה ל- pascal ו- mm2 ל- m2

לאחר מכן

F = 106 אבא. 1.54 x 10-6 מ"ר

F = 1.54 N

אז כוח הרוח שיוצא שווה ל 1.54 נ '

לכן הדיון על חוק פסקל, אני מקווה שהוא יכול להיות שימושי עבורך.

הודעות האחרונות