Pascal yasası: formül, formülasyon ve uygulama

2024 Yazar: Angel Austin | [email protected]. Son düzenleme: 2024-01-02 17:57

17. yüzyılın ünlü Fransız filozofu, matematikçisi ve fizikçisi Blaise Pascal, modern bilimin gelişimine önemli katkılarda bulunmuştur. Başlıca başarılarından biri, sıvı maddelerin özelliği ve bunların yarattığı basınçla ilişkili olan Pascal yasasının formülasyonuydu. Gelin bu yasaya daha yakından bakalım.

Bilim adamının kısa biyografisi

Blaise Pascal, 19 Haziran 1623'te Fransa'nın Clermont-Ferrand kentinde doğdu. Babası vergi tahsildarı başkan yardımcısı ve matematikçiydi ve annesi burjuva sınıfına aitti. Pascal küçük yaşlardan itibaren matematik, fizik, edebiyat, diller ve dini öğretilere ilgi göstermeye başladı. Toplama ve çıkarma yapabilen mekanik bir hesap makinesi icat etti. Akışkan cisimlerin fiziksel özelliklerini incelemek ve ayrıca basınç ve vakum kavramlarını geliştirmek için çok zaman harcadı. Bilim adamının önemli keşiflerinden biri, adını taşıyan ilkeydi - Pascal yasası. Blaise Pascal, 1662'de Paris'te bacaklarının felci nedeniyle öldü - bir hastalık.1646'dan beri ona eşlik eden.

Basınç kavramı

Pascal yasasını dikkate almadan önce, basınç gibi fiziksel bir niceliği ele alalım. Belirli bir yüzeye etki eden kuvveti gösteren skaler bir fiziksel niceliktir. Bir F kuvveti, kendisine dik olan A alanının yüzeyine etki etmeye başladığında, P basıncı aşağıdaki formül kullanılarak hesaplanır: P=F / A. Basınç, Uluslararası Birimler Sistemi SI'de paskal cinsinden (1 Pa=1 N/m2) ölçülür, yani, eserlerinin çoğunu ona adayan Blaise Pascal'ın onuruna. baskı sorunu.

F kuvveti belirli bir A yüzeyine dik olarak değil, ona göre bir α açısı ile etki ediyorsa, basınç ifadesi şu şekilde olacaktır: bu durumda P=Fsin(α)/A Fsin(α), F kuvvetinin A yüzeyine dik bileşenidir.

Pascal Yasası

Fizikte bu yasa şu şekilde formüle edilebilir:

Deforme olmayan duvarlara sahip bir kapta dengede olan, pratik olarak sıkıştırılamaz bir akışkan maddeye uygulanan basınç, her yöne aynı şiddette iletilir.

Bu kanunun doğruluğunu şu şekilde teyid edebilirsiniz: İçi boş bir küre almanız, çeşitli yerlerinde delikler açmanız, bu küreyi bir pistonla beslemeniz ve suyla doldurmanız gerekiyor. Şimdi, piston ile suya basınç uygulayarak, tüm deliklerden aynı hızda nasıl döküldüğünü görebilirsiniz, bu da her delik alanındaki su basıncının aynı olduğu anlamına gelir.

Sıvılar ve gazlar

Pascal yasası sıvı maddeler için formüle edilmiştir. Sıvılar ve gazlar bu kavramın altına girer. Ancak gazlardan farklı olarak sıvıyı oluşturan moleküller birbirine yakın konumlanmıştır, bu da sıvıların sıkıştırılamazlık gibi bir özelliğe sahip olmasına neden olur.

Bir sıvının sıkıştırılamazlık özelliğinden dolayı, belirli bir hacminde sonlu bir basınç oluşturulduğunda, yoğunluk kaybı olmadan her yöne iletilir. Pascal'ın sadece sıvı için değil, aynı zamanda sıkıştırılamaz maddeler için de formüle edilen ilkesi tam olarak bununla ilgilidir.

"Gaz basıncı ve Pascal kanunu" sorusu düşünüldüğünde, bu ışıkta, gazların sıvılardan farklı olarak hacmini tutmadan kolayca sıkıştırıldığı söylenmelidir. Bu, belirli bir gaz hacmine harici bir basınç uygulandığında, aynı zamanda tüm yön ve yönlerde iletilmesine, ancak aynı zamanda yoğunluğunu kaybetmesine ve kaybının daha güçlü olmasına, yoğunluğun azalmasına neden olur. gazın.

Dolayısıyla Pascal'ın ilkesi yalnızca sıvı ortam için geçerlidir.

Pascal prensibi ve hidrolik makine

Pascal prensibi çeşitli hidrolik cihazlarda kullanılır. Pascal yasasını bu cihazlarda kullanmak için aşağıdaki formül geçerlidir: P=P₀+ρgh, burada P sıvıya h derinliğinde etki eden basınçtır., ρ - sıvının yoğunluğudur, P₀ sıvının yüzeyine uygulanan basınçtır, g (9, 81m/s^{2) - gezegenimizin yüzeyine yakın serbest düşüş ivmesi.}

Hidrolik makinenin çalışma prensibi şu şekildedir: Farklı çaplara sahip iki silindir birbirine bağlanmıştır. Bu karmaşık kap, yağ veya su gibi bir miktar sıvı ile doldurulur. Her silindirde bir piston bulunur, böylece silindir ile kaptaki sıvının yüzeyi arasında hava kalmaz.

Belirli bir F₁ kuvvetinin daha küçük kesitli bir silindirdeki pistona etki ettiğini varsayalım, o zaman P₁ =F 1_/A1_{. Pascal yasasına göre, yukarıdaki formüle göre P}1 _{basıncı sıvının içindeki uzayın tüm noktalarına anında aktarılacaktır. Sonuç olarak, basınç P}1 _{ile F}2_=P1 _A 2_=F1_A2_/A1_{. F}2 _{kuvveti, F}1 _{kuvvetine zıt yönde yönlendirilecektir, yani pistonu yukarı itme eğiliminde olacaktır, ancak şundan daha büyük olacaktır. F}1 _{kuvveti, tam olarak makinenin silindirlerinin enine kesit alanı kadar farklıdır.}

Böylece Pascal yasası, bir tür Arşimet kolu olan küçük dengeleme kuvvetleriyle büyük yükleri kaldırmanıza izin verir.

Pascal ilkesinin diğer uygulamaları

İlgilenilen yasa sadece hidrolik makinelerde kullanılmaz, aynı zamandadaha geniş uygulama Pascal yasası geçerli olmasaydı çalışması imkansız olan sistem ve cihaz örnekleri aşağıdadır:

• Otomobillerin fren sistemlerinde ve frenleme sırasında otomobilin tekerleklerinin bloke olmasını engelleyen, aracın savrulmasını ve kaymasını önlemeye yardımcı olan iyi bilinen kilitlenme önleyici ABS sisteminde. Ek olarak, ABS sistemi, sürücü acil fren yaptığında, sürücünün aracın kontrolünü elinde tutmasına olanak tanır.
• Çalışan maddenin sıvı bir madde (freon) olduğu her türlü buzdolabı ve soğutma sistemlerinde.