Den berømte franske filosof, matematiker og fysiker fra det 17. århundrede Blaise Pascal ydede et vigtigt bidrag til udviklingen af moderne videnskab. En af hans vigtigste præstationer var formuleringen af den såkaldte Pascals lov, som er forbundet med egenskaben ved flydende stoffer og det tryk, der skabes af dem. Lad os se nærmere på denne lov.
Forskerens korte biografi
Blaise Pascal blev født den 19. juni 1623 i Clermont-Ferrand, Frankrig. Hans far var vicepræsident for skatteopkrævning og matematiker, og hans mor tilhørte den borgerlige klasse. Fra en ung alder begyndte Pascal at vise interesse for matematik, fysik, litteratur, sprog og religiøs lære. Han opfandt en mekanisk regnemaskine, der kunne udføre addition og subtraktion. Han brugte meget tid på at studere flydende legemers fysiske egenskaber, samt udvikle begreberne tryk og vakuum. En af videnskabsmandens vigtige opdagelser var princippet, der bærer hans navn - Pascals lov. Blaise Pascal døde i 1662 i Paris på grund af lammelse af benene - en sygdom, dersom fulgte ham fra 1646.
Trykkoncept
Før vi overvejer Pascals lov, lad os beskæftige os med sådan en fysisk størrelse som tryk. Det er en skalar fysisk størrelse, der angiver den kraft, der virker på en given overflade. Når en kraft F begynder at virke på en overflade af areal A vinkelret på den, beregnes trykket P ved hjælp af følgende formel: P=F / A. Trykket måles i det internationale system af enheder SI i pascal (1 Pa=1 N/m2), det vil sige til ære for Blaise Pascal, som viede mange af sine værker til spørgsmålet om pres.
Hvis kraften F virker på en given overflade A ikke vinkelret, men i en vinkel α på den, vil udtrykket for tryk have formen: P=Fsin(α)/A, i dette tilfælde Fsin(α) er den vinkelrette komponent af kraften F til overfladen A.
Pascals lov
I fysik kan denne lov formuleres som følger:
Tryk påført et praktisk t alt usammentrykkeligt flydende stof, som er i ligevægt i et kar med ikke-deformerbare vægge, overføres i alle retninger med samme intensitet.
Du kan verificere rigtigheden af denne lov som følger: du skal tage en hul kugle, lave huller i den forskellige steder, forsyne denne kugle med et stempel og fylde den med vand. Nu, ved at trykke på vandet med stemplet, kan du se, hvordan det strømmer ud af alle hullerne med samme hastighed, hvilket betyder, at vandtrykket i området ved strandhullet er det samme.
Væsker og gasser
Pascals lov er formuleret for flydende stoffer. Væsker og gasser falder ind under dette koncept. Men i modsætning til gasser er de molekyler, der danner en væske, placeret tæt på hinanden, hvilket får væsker til at have en egenskab som inkompressibilitet.
På grund af egenskaben ved en væskes usammentrykkelighed, når der skabes et begrænset tryk i et bestemt volumen af den, transmitteres den i alle retninger uden tab af intensitet. Det er præcis, hvad Pascals princip handler om, som ikke kun er formuleret til væske, men også til inkompressible stoffer.
I betragtning af spørgsmålet om "gastryk og Pascals lov" skal det i dette lys siges, at gasser, i modsætning til væsker, let komprimeres uden at bibeholde volumen. Dette fører til det faktum, at når et eksternt tryk påføres et bestemt volumen gas, transmitteres det også i alle retninger og retninger, men samtidig taber det intensitet, og dets tab vil være jo stærkere, jo lavere densiteten er. af gassen.
Pascals princip gælder således kun for flydende medier.
Pascal-princip og hydraulisk maskine
Pascals princip bruges i forskellige hydrauliske enheder. For at bruge Pascals lov i disse enheder er følgende formel gyldig: P=P0+ρgh, her er P det tryk, der virker i væsken i dybden h, ρ - er væskens massefylde, P0 er trykket på overfladen af væsken, g (9, 81m/s2) - frit faldsacceleration nær overfladen af vores planet.
Princippet for drift af en hydraulisk maskine er som følger: to cylindre, der har forskellige diametre, er forbundet med hinanden. Denne komplekse beholder er fyldt med noget væske, såsom olie eller vand. Hver cylinder er forsynet med et stempel, så der ikke er luft tilbage mellem cylinderen og overfladen af væsken i beholderen.
Antag, at en vis kraft F1 virker på et stempel i en cylinder med en mindre sektion, så skaber den tryk P1 =F 1/A1. Ifølge Pascals lov vil trykket P1 øjeblikkeligt blive overført til alle punkter i rummet inde i væsken i overensstemmelse med ovenstående formel. Som et resultat vil trykket P1 med kraften F2=P1 A 2=F1A2/A1. Kraften F2 vil være rettet modsat kraften F1, det vil sige, den vil have en tendens til at skubbe stemplet op, mens den vil være større end kraften F1 nøjagtigt lige så mange gange som tværsnitsarealet af maskinens cylindre afviger.
Således giver Pascals lov dig mulighed for at løfte store byrder med små balanceringskræfter, hvilket er en slags Arkimedes' håndtag.
Andre anvendelser af Pascals princip
Den betragtede lov bruges ikke kun i hydrauliske maskiner, men finder ogsåbredere anvendelse. Nedenfor er eksempler på systemer og enheder, hvis drift ville være umulig, hvis Pascals lov ikke var gyldig:
- I bilers bremsesystemer og i det velkendte antiblokerings-ABS-system, der forhindrer, at bilens hjul blokerer under opbremsning, hvilket hjælper med at undgå udskridning og udskridning af køretøjet. Derudover giver ABS-systemet føreren mulighed for at bevare kontrollen over køretøjet, når sidstnævnte udfører nødbremsning.
- I enhver type køleskabe og kølesystemer, hvor arbejdsstoffet er et flydende stof (freon).
