A 17. század híres francia filozófusa, matematikusa és fizikusa, Blaise Pascal bemutatta fontos hozzájárulás a modern tudomány fejlődésében. Egyik fő eredménye az úgynevezett Pascal-törvény megfogalmazása volt, amely a folyékony anyagok tulajdonságaival és az általuk létrehozott nyomással függ össze. Nézzük meg közelebbről ezt a törvényt.

A tudós rövid életrajza

Blaise Pascal 1623. június 19-én született francia város Clermont-Ferrand. Apja adóbeszedési alelnök és matematikus volt, édesanyja pedig a polgári osztályhoz tartozott. Val vel fiatal évek Pascal érdeklődést mutatott a matematika, a fizika, az irodalom, a nyelvek és a vallási tanítások iránt. Feltalált egy mechanikus számológépet, amely képes összeadást és kivonást végezni. Sok időt töltött tanulással fizikai tulajdonságok folyadéktestek, valamint a nyomás és a vákuum fogalmának kialakulása. A tudós egyik fontos felfedezése a nevét viselő elv – Pascal törvénye – volt. Blaise Pascal 1662-ben halt meg Párizsban a lábbénulás következtében, amely betegség 1646-tól kísérte.

A nyomás fogalma

Mielőtt megvizsgálnánk Pascal törvényét, foglalkozzunk ilyenekkel fizikai mennyiség mint a nyomás. Ez egy skaláris fizikai mennyiség, amely az adott felületre ható erőt jelöli. Amikor egy F erő elkezd hatni egy rá merőleges A területű felületre, akkor a P nyomást a következő képlettel számítjuk ki: P = F / A. A nyomást az SI nemzetközi mértékegységrendszerben mérik pascalban (1 Pa = 1 N / m 2), vagyis Blaise Pascal tiszteletére, aki számos munkáját a nyomás kérdésének szentelte.

Ha egy adott A felületre az F erő nem merőlegesen, hanem valamilyen α szögben hat, akkor a nyomás kifejezése a következő alakot ölti: P = F*sin(α)/A, ebben az esetben F*sin(α ) az A felületre merőleges F komponens erő.

Pascal törvénye

A fizikában ez a törvény a következőképpen fogalmazható meg:

A nem deformálódó falú edényben egyensúlyban lévő, gyakorlatilag összenyomhatatlan folyékony anyagra kifejtett nyomás minden irányban azonos intenzitással továbbítódik.

Ennek a törvénynek a helyességét a következő módon ellenőrizheti: ki kell venni egy üreges gömböt, különböző helyeken lyukakat kell készítenie, dugattyúval kell ellátnia ezt a gömböt, és meg kell töltenie vízzel. Most, ha egy dugattyú segítségével nyomást gyakorol a vízre, láthatja, hogyan ömlik ki az összes lyukból azonos sebességgel, ami azt jelenti, hogy a víznyomás az egyes lyukak területén a azonos.

Folyadékok és gázok

A Pascal-törvény folyékony anyagokra van megfogalmazva. A folyadékok és gázok ebbe a fogalom alá tartoznak. A gázokkal ellentétben azonban a folyadékot alkotó molekulák egymáshoz közel helyezkednek el, ami miatt a folyadékok olyan tulajdonsággal rendelkeznek, mint az összenyomhatatlanság.

A folyadék összenyomhatatlanságának tulajdonsága miatt, amikor egy bizonyos térfogatban véges nyomás jön létre, az intenzitásvesztés nélkül minden irányba továbbítódik. Pontosan erről szól a Pascal-elv, amely nem csak folyadékokra, hanem összenyomhatatlan anyagokra is kidolgozott.

Ebben a megvilágításban a "gáznyomás és a Pascal-törvény" kérdését azt kell mondani, hogy a gázok, a folyadékokkal ellentétben, könnyen összenyomhatók anélkül, hogy megtartanák a térfogatot. Ez oda vezet, hogy ha egy bizonyos térfogatú gázra külső nyomást fejtenek ki, akkor az is minden irányba és irányba továbbítódik, ugyanakkor veszít az intenzitásából, és minél erősebb, annál kisebb a sűrűség. a gázból.

Így a Pascal-elv csak folyékony közegekre érvényes.

Pascal-elv és a hidraulikus gép

A Pascal-elvet különféle hidraulikus berendezésekben alkalmazzák. A Pascal-törvény használatához ezekben az eszközökben a következő képlet érvényes: P = P 0 + ρ * g * h, itt P a folyadékban h mélységben ható nyomás, ρ a folyadék sűrűsége, P 0 a folyadék felületére kifejtett nyomás, g (9,81 m/s 2) - gyorsulások szabadesés bolygónk felszíne közelében.

A hidraulikus gép működési elve a következő: két különböző átmérőjű henger kapcsolódik egymáshoz. Ez az összetett edény meg van töltve valamilyen folyadékkal, például olajjal vagy vízzel. Mindegyik henger dugattyúval van ellátva, így nem marad levegő a henger és az edényben lévő folyadék felülete között.

Tegyük fel, hogy egy kisebb keresztmetszetű hengerben egy dugattyúra egy bizonyos F 1 erő hat, majd P 1 = F 1 /A 1 nyomást hoz létre. A Pascal-törvény szerint a P 1 nyomás azonnal átkerül a folyadék belsejében lévő tér minden pontjára a fenti képletnek megfelelően. Ennek eredményeként a P 1 nyomás F 2 = P 1 * A 2 = F 1 * A 2 / A 1 erővel a nagy keresztmetszetű dugattyúra is hat. Az F 2 erő az F 1 erővel ellentétes irányban irányul, vagyis hajlamos felfelé tolni a dugattyút, miközben az F 1 erőnél pontosan annyiszor lesz nagyobb, mint a a gép hengerei különböznek.

Így a Pascal-törvény lehetővé teszi nagy terhek felemelését kis kiegyenlítő erők segítségével, ami egyfajta hasonlóság Archimedes karjához.

A Pascal-elv egyéb alkalmazásai

A figyelembe vett törvényt nem csak a hidraulikus gépeknél alkalmazzák, hanem szélesebb körben is alkalmazzák. Az alábbiakban példákat mutatunk be olyan rendszerekre és eszközökre, amelyek működése lehetetlen lenne, ha a Pascal-törvény nem lenne érvényes:

• Az autók fékrendszerében és a jól ismert blokkolásgátló ABS rendszerben, amely megakadályozza az autó kerekeinek blokkolását a fékezés során, ami segít elkerülni a jármű megcsúszását, megcsúszását. Ezenkívül az ABS rendszer lehetővé teszi a vezető számára, hogy megtartsa az irányítást vezetés közben jármű amikor az utóbbi vészfékezést hajt végre.
• Bármilyen típusú hűtőszekrényben és hűtőrendszerben, ahol a munkaanyag folyékony anyag (freon).

A folyadék, a gáz és a szilárd test nyomásának jellege eltérő. Bár a folyadék- és a gáznyomás eltérő természetű, nyomásuknak van egy közös hatása, amely megkülönbözteti őket a szilárd anyagoktól. Ez a hatás, vagy inkább fizikai jelenség írja le a Pascal-törvényt.

Pascal törvénye kimondja, hogy előállított külső erők nyomás egy folyadékban vagy gázban egy bizonyos ponton, amely a folyadékon vagy a gázon keresztül minden pontra változás nélkül továbbítható. Ezt a törvényt Blaise Pascal fedezte fel a 17. században.

Pascal törvénye azt jelenti, hogy ha például 10 N erővel megnyomja a gázt, és ennek a nyomásnak a területe 10 cm 2 (azaz (0,1 * 0,1) m 2 \u003d 0,01 m 2 ), akkor a nyomás az erő alkalmazási helyén p \u003d F / S \u003d 10 N / 0,01 m 2 \u003d 1000 Pa-val nő, és a nyomás a gáz minden helyén ennyivel nő. Ez azt jelenti, hogy a nyomás változatlanul átkerül a gáz bármely pontjára.

Ugyanez igaz a folyadékokra is. De szilárd anyagok esetében - nem. Ennek az az oka, hogy a folyadék- és gázmolekulák mozgékonyak, szilárd anyagokban, bár képesek oszcillálni, a helyükön maradnak. Gázokban és folyadékokban a molekulák egy olyan régióból mozdulnak el, ahol több van magas nyomású alacsonyabb területre, így a nyomás a teljes térfogatban gyorsan kiegyenlítődik.

Pascal törvényét a tapasztalat igazolja. Ha nagyon kis lyukakat fúrnak egy vízzel teli gumilabdába, víz csöpög rajta. Ha most benyomod a labda bármelyik helyére, akkor az összes lyukból, függetlenül attól, hogy milyen messze vannak az erő kifejtésének helyétől, a víz megközelítőleg azonos erősségű patakokban fog folyni. Ez arra utal, hogy a nyomás az egész kötetben elterjedt.

A Pascal-törvény gyakorlati alkalmazást talál. Ha egy folyadék kis felületére bizonyos erőt fejtünk ki, akkor a folyadék teljes térfogatán nyomásnövekedés következik be. Ez a nyomás képes mozgatni nagyobb terület felületek.

Például, ha egy S 1 területre F 1 erő hat, akkor a teljes térfogatban további p nyomás jön létre:

Ez a nyomás F 2 erőt fejt ki az S 2 területre:

Ez azt mutatja, hogy minél nagyobb a terület, annál nagyobb az erő. Vagyis ha kis területen kis erőt hoztunk létre, akkor az nagyobb területen nagy erővé válik. Ha a képletben a nyomást (p) helyettesítjük a kezdeti erővel és területtel, a következő képletet kapjuk:

F 2 \u003d (F 1 / S 1) * S 2 \u003d (F 1 * S 2) / S 1

Mozgassa az F 1-et balra:

F 2 / F 1 \u003d S 2 / S 1

Ebből következik, hogy F 2 annyiszor nagyobb, mint F 1, mint ahányszor S 2 nagyobb S 1 -nél.

Ezen erőnövekedés alapján hidraulikus prések jönnek létre. Bennük kis erőt fejtenek ki egy keskeny dugattyúra. Ennek eredményeként nagy erő keletkezik egy széles dugattyúban, amely képes nehéz terhet felemelni vagy megnyomni a nyomott testeket.

(1623 - 1662)

Pascal törvénye kimondja: "A folyadékra vagy gázra kifejtett nyomás a folyadék vagy gáz bármely pontjára, minden irányban egyformán továbbítódik."
Ezt az állítást a folyadékok és gázok részecskéinek minden irányú mobilitása magyarázza.

PASCAL TAPASZTALAT

Blaise Pascal 1648-ban kimutatta, hogy a folyadék nyomása az oszlop magasságától függ.
Egy 1 cm2 átmérőjű és 5 m hosszú csövet egy vízzel megtöltött zárt hordóba helyezett, majd felment a ház második emeletének erkélyére, ebbe a csőbe öntött egy bögre vizet. Amikor a benne lévő víz ~ 4 méter magasra emelkedett, a víznyomás annyira megnőtt, hogy egy erős tölgyfa hordóban repedések keletkeztek, amelyeken átfolyt a víz.

Pascal cső

MOST VIGYÁZZ!

Ha azonos méretű edényeket tölt meg: az egyiket folyadékkal, a másikat ömlesztett anyaggal (például borsóval), a harmadikat tegyük közel a falhoz. szilárd, az egyes edényekben lévő anyag felületére ugyanazokat a köröket helyezze el, például fából / a falakkal szomszédosnak kell lennie /, és helyezzen rá azonos súlyú terheket,

akkor hogyan változik az anyag nyomása az egyes edények fenekére és falaira? Gondol! Mikor működik a Pascal-törvény? Hogyan kerül átadásra a terhelések külső nyomása?

MILYEN TECHNIKAI ESZKÖZÖKBEN ALKALMAZHAT A PASCAL'S LAW?

A Pascal-törvény számos mechanizmus tervezésének alapja. Nézd meg a képeket, ne feledd!

1. hidraulikus prések

A hidraulikus szorzót úgy tervezték, hogy növelje a nyomást (p2 > p1, mivel azonos nyomóerővel S1> S2).

A hidraulikus présekben sokszorozókat használnak.

2. hidraulikus emelők

Ez a billenőkocsikra szerelt hidraulikus emelő egyszerűsített diagramja.

A mozgatható henger célja a dugattyú magasságának növelése. A rakomány leengedéséhez nyissa ki a darut.

A traktorok üzemanyaggal való ellátására szolgáló tankoló egység a következőképpen működik: a kompresszor levegőt pumpál egy hermetikusan lezárt üzemanyagtartályba, amely egy tömlőn keresztül jut be a traktor tartályába.

4. permetezőgépek

A mezőgazdasági kártevők elleni védekezésre használt permetezőgépekben az edénybe fecskendezett levegő nyomása a méregoldaton 500 000 N/m2. A folyadékot akkor permetezzük, amikor a csap nyitva van

5. vízellátó rendszerek

Pneumatikus vízellátó rendszer. A szivattyú vízzel látja el a tartályt, összenyomja a légpárnát, és kikapcsol, ha a légnyomás eléri a 400 000 N/m2-t. A víz a csöveken keresztül felmegy a szobákba. Amikor a légnyomás csökken, a szivattyú újra elindul.

6. vízágyúk

A vízsugár által 1 000 000 000 N/m2 nyomású vízsugár lyukakat üt ki fémrúdba, és kőzetet zúz a bányákban. A hidrofegyvereket modern tűzoltó berendezésekkel is felszerelik.

7. csővezetékek lefektetésekor

A légnyomás "felfújja" a csöveket, amelyek lapos fémacél szalagok formájában készülnek, amelyek az élek mentén hegesztettek. Ez nagymértékben leegyszerűsíti a csővezetékek lefektetését különféle célokra.

8. az építészetben

A hatalmas szintetikus fóliakupolát a légköri nyomásnál mindössze 13,6 N/m2-rel nagyobb nyomás tartja fenn.

9. pneumatikus csővezetékek

A pneumocontainer csővezetékekben 10 000 - 30 000 N/m2 nyomás működik. A vonatok sebessége bennük eléri a 45 km/órát. Ezt a fajta szállítást ömlesztett és egyéb anyagok szállítására használják.

Konténer háztartási hulladék szállítására.

MEG TUDOD CSINÁLNI

1. Fejezd be a mondatot: "Amikor egy tengeralattjáró merül, a légnyomás benne ...". Miért?

2. Az űrhajósok táplálékát félig folyékony formában készítik, és rugalmas falú csövekben helyezik el. A csőre gyakorolt ​​enyhe nyomással az űrhajós kivonja belőle a tartalmát. Milyen törvény nyilvánul meg ebben az esetben?

3. Mit kell tenni, hogy a víz a csövön keresztül kifolyjon az edényből?

4. Az olajiparban sűrített levegővel emelik az olajat a föld felszínére, amelyet kompresszorok szivattyúznak az olajhordozó réteg felszíne feletti térbe. Milyen törvény nyilvánul meg ebben az esetben? Hogyan?

5. Miért reped ki egy üres, levegővel felfújt papírzacskó, ha a kezére vagy valami keményre üti?

6. Miért áll ki a mélytengeri halak szájából az úszóhólyag, ha a felszínre húzzák?

KÖNYVESPOLC

TUD ERRŐL?

Mi az a dekompressziós betegség?

Megnyilvánul, ha nagyon gyorsan felemelkedsz a víz mélyéről. A víz nyomása meredeken csökken, és a vérben oldott levegő kitágul. A keletkező buborékok eltömítik az ereket, megzavarják a vér mozgását, és a személy meghalhat. Ezért a búvárok és búvárok lassan emelkednek fel, hogy a vérnek legyen ideje a keletkező légbuborékokat a tüdőbe szállítani.

Hogyan iszunk?

Folyadékos poharat vagy kanalat teszünk a szánkhoz, és a tartalmát „behúzzuk” magunkba. Hogyan? Valójában miért zúdul a folyadék a szánkba? Az ok a következő: amikor iszunk, kitágítjuk a mellkast, és ezáltal ritkul a levegő a szájban; a külső levegő nyomása alatt a folyadék abba a térbe zúdul, ahol kisebb a nyomás, és így behatol a szánkba. Itt ugyanaz történik, mint a kommunikáló edényekben lévő folyadékkal, ha elkezdenénk ritkítani a levegőt az egyik edény felett: a légkör nyomása alatt a folyadék ebben az edényben felemelkedne. Ellenkezőleg, ha az ajkaival megfogja a palack nyakát, akkor semmi erőfeszítéssel nem „húzza ki” belőle a vizet a szájába, hiszen a légnyomás a szájban és a víz felett azonos. Tehát nemcsak a szájjal iszunk, hanem a tüdővel is; mert a tüdő kitágulása az oka annak, hogy a folyadék a szánkba zúdul.

Buborék

„Fújj egy szappanbuborékot” – írta a nagy angol tudós, Kelvin –, és nézd meg: egész életedben tanulmányozhatod, anélkül, hogy abbahagynád a fizika leckéit.

Szappanbuborék egy virág körül

A szappanos oldatot tányérra vagy tálcára öntik úgy, hogy a tányér alját 2-3 mm-es réteg fedje le; a közepére virágot vagy vázát helyeznek, és üvegtölcsérrel letakarják. Ezután a tölcsért lassan felemelve belefújnak a keskeny csövébe - szappanbuborék képződik; Amikor ez a buborék eléri a megfelelő méretet, döntse meg a tölcsért, és engedje ki alóla a buborékot. Ekkor a virág egy átlátszó félkör alakú, szappanos fóliából készült sapka alatt fog feküdni, amely a szivárvány minden színében csillog.

Több buborék egymásban

A leírt kísérlethez használt tölcsérből egy nagy szappanbuborékot fújunk ki. Ezután teljesen merítse a szívószálat a szappanos oldatba úgy, hogy csak a hegye, amelyet a szájba kell venni, száraz maradjon, és óvatosan nyomja át az első buborék falán a közepéig; majd lassan visszahúzva a szalmát, nem a szélére viszik, viszont kifújják az elsőbe zárt második buborékot, benne - a harmadikat, negyediket stb. Érdekes megfigyelni a buborékot, amikor belép a hűtőkamrába meleg helyiségből: láthatóan csökken a térfogata, és fordítva, megduzzad, hideg helyiségből melegbe kerül. Az ok természetesen a buborékban lévő levegő összehúzódásában és tágulásában rejlik. Ha például -15 ° C-os fagyban a buborék térfogata 1000 köbméter. cm, és a fagytól olyan helyiségbe került, ahol a hőmérséklet + 15 ° C, akkor körülbelül 1000 * 30 * 1/273 = körülbelül 110 köbméterrel kell növekednie. cm.

A szappanbuborékok törékenységével kapcsolatos szokásos elképzelések nem teljesen helytállóak: megfelelő kezeléssel akár évtizedekig is meg lehet őrizni a szappanbuborékot. Dewar angol fizikus (a levegő cseppfolyósításával kapcsolatos munkájáról híres) speciális palackokban tartotta a szappanbuborékokat, jól védve a portól, a kiszáradástól és a rázástól; ilyen körülmények között sikerült megtartania néhány buborékot egy hónapig vagy tovább. Lawrence Amerikában évekig tudta tartani a szappanbuborékokat egy üvegedény alatt.

Pascal törvénye - A folyadékra (gázra) a határán egy helyen, például egy dugattyú által kifejtett nyomás változás nélkül továbbítódik a folyadék (gáz) minden pontjára.

De általában így használják:

Beszéljünk egy kicsit a Pascal-törvényről:

A Föld gravitációs mezőjében minden folyadékrészecskét érint a gravitációs erő. Ennek az erőnek a hatására minden folyadékréteg megnyomja az alatta lévő rétegeket. Ennek eredményeként a nyomás a folyadék belsejében különböző szinteken nem fog ugyanaz. Ezért a folyadékokban a súlya miatt nyomás van.

Ebből arra következtethetünk: Minél mélyebbre merülünk a víz alatt, annál erősebben hat ránk a víz nyomása.

A folyadék súlyából adódó nyomást ún hidrosztatikus nyomás.

Grafikusan az ábrán látható a nyomás függése a folyadékba merülés mélységétől

Alapján pascal törvénye különféle hidraulikus berendezések működnek: fékrendszerek, prések, szivattyúk, pompák stb.
Pascal törvénye nem alkalmazható mozgó folyadék (gáz) esetén, valamint abban az esetben, ha a folyadék (gáz) gravitációs térben van; Így ismert, hogy a légköri és hidrosztatikus nyomás a magassággal csökken.

Az általunk használt képletben:

Nyomás

Környezeti nyomás

Folyadék sűrűsége

Pascal törvénye

Pascal törvényének következménye

Pascal törvényeígy van megfogalmazva:

Meg kell jegyezni, hogy Pascal törvényében beszélgetünk nem a különböző pontokon lévő nyomásokról, hanem kb felháborodás nyomás, tehát a törvény gravitációs térben lévő folyadékra is érvényes. Mikor mozgóösszenyomhatatlan folyadékról feltételesen beszélhetünk a Pascal-törvény érvényességéről, mert ha a nyomáshoz tetszőleges állandót adunk, az nem változtatja meg a folyadék mozgási egyenletének alakját (az Euler-egyenleteket, vagy ha a viszkozitás hatását is figyelembe vesszük, a Navier-Stokes egyenletek), de ebben az esetben a kifejezés pascal törvényeáltalában nem vonatkozik. Összenyomható folyadékokra (gázokra) a Pascal-törvény általában véve nem érvényes.

Különféle hidraulikus berendezések működnek a Pascal-törvény alapján: fékrendszerek, hidraulikus prések stb.

Lásd még

Megjegyzések

Wikimédia Alapítvány. 2010 .

Nézze meg, mi a "Pascal-törvény" más szótárakban:

PASCAL TÖRVÉNYE- a hidrosztatika alaptörvénye, amely szerint a nyomás a nyugalmi folyadék bármely helyén minden irányban azonos, és a nyomás egyformán közvetítődik a nyugalmi folyadék által elfoglalt térfogatban; vagy a rá nehezedő nyomás ...... Nagy Politechnikai Enciklopédia

pascal törvénye- Pascal törvénye *Paskalsches Gesetz - egy satu a szülőföldön a hőegyenlők táborában ugyanúgy közvetlenül közvetítődik ... Girnichiy enciklopédikus szótár

pascal törvénye- Paskalio dėsnis statusas T terület fizika atitikmenys: engl. Pascal törvénye vok. Druckfortpflanzungsgesetz, n; Paskalsches Gesetz, n rus. Pascal törvénye, m pranc. loi de Pascal, f … Fizikos terminų žodynas

pascal törvénye- a hidrosztatika törvénye, amely szerint a folyadék felületére a külső erők által kifejtett nyomást a folyadék minden irányban egyformán adja át. B. Pascal francia tudós telepítette (1663). Megvan nagyon fontos technikának...

Pascal törvénye- A folyadék felületének bármely részére ható nyomást minden irányban azonos erővel továbbítják. B. Pascal (1623-1662) francia tudós alapította... enciklopédikus szótár pszichológiában és pedagógiában

A hidrosztatika alaptörvénye (Pascal-törvény) a következőképpen fogalmazódik meg: "a folyadékok és gázok a rájuk kifejtett nyomást minden irányban egyenletesen adják át." Pascal hidrosztatikai törvénye alapján különféle hidraulikus berendezések működnek: fék ... ... Wikipédia

a legkisebb ellenállás törvénye- ha lehetséges a deformálható test pontjait különböző irányban mozgatni, akkor ennek a testnek minden pontja a legkisebb ellenállás irányába mozdul el. Ez a törvény különösen a legrövidebb ... ... Enciklopédiai Kohászati ​​Szótár

Stefan-Boltzmann sugárzási törvény- a IV. fokú arányosságát megállapító törvény abszolút hőmérséklet T, az egyensúlyi sugárzás teljes térfogatsűrűsége ρ (ρ = α T4, ahol α állandó) és a hozzá tartozó teljes emissziós tényező ... Enciklopédiai Kohászati ​​Szótár

Fick törvénye- Fick első törvénye megállapítja az ideális megoldások diffúziós áramlásának arányosságát a koncentráció gradienssel: j = Dgradc; ahol D a diffúziós együttható. A második Fick-törvény az elsőből és a folytonossági egyenletből adódik: ∂c/∂t =… … Enciklopédiai Kohászati ​​Szótár

Hooke törvénye- az anyag rugalmas alakváltozása egyenesen arányos az alkalmazott igénybevétellel: εн = σ/Е (egytengelyű feszültség esetén) és γ = τ/G (nyírás esetén), ahol εн a relatív hosszirányú deformáció (Δl/l); ΔT relatív eltolódás; σ normál…… Enciklopédiai Kohászati ​​Szótár