Slávny francúzsky filozof, matematik a fyzik 17. storočia Blaise Pascal významne prispel k rozvoju modernej vedy. Jedným z jeho hlavných úspechov bolo sformulovanie takzvaného Pascalovho zákona, ktorý je spojený s vlastnosťou tekutých látok a nimi vytvoreným tlakom. Pozrime sa bližšie na tento zákon.
Krátky životopis vedca
Blaise Pascal sa narodil 19. júna 1623 v Clermont-Ferrand vo Francúzsku. Jeho otec bol viceprezident pre výber daní a matematik a jeho matka patrila k buržoáznej triede. Od mladého veku sa Pascal začal zaujímať o matematiku, fyziku, literatúru, jazyky a náboženské učenia. Vynašiel mechanickú kalkulačku, ktorá dokázala vykonávať sčítanie a odčítanie. Veľa času trávil štúdiom fyzikálnych vlastností tekutých telies, ako aj rozvíjaním konceptov tlaku a vákua. Jedným z dôležitých objavov vedca bol princíp, ktorý nesie jeho meno - Pascalov zákon. Blaise Pascal zomrel v roku 1662 v Paríži na ochrnutie nôh - chorobu, ktoráktorý ho sprevádzal od roku 1646.
Koncepcia tlaku
Predtým, ako sa budeme zaoberať Pascalovým zákonom, poďme sa zaoberať takou fyzikálnou veličinou, akou je tlak. Je to skalárna fyzikálna veličina označujúca silu, ktorá pôsobí na daný povrch. Keď sila F začne pôsobiť na povrch plochy A, ktorá je na ňu kolmá, potom sa tlak P vypočíta podľa nasledujúceho vzorca: P=F / A. Tlak sa meria v Medzinárodnej sústave jednotiek SI v pascaloch (1 Pa=1 N/m2), teda na počesť Blaisa Pascala, ktorý mnohé zo svojich prác venoval problém tlaku.
Ak sila F pôsobí na danú plochu A nie kolmo, ale pod určitým uhlom α k nej, potom výraz pre tlak bude mať tvar: P=Fsin(α)/A, v tomto prípade Fsin(α) je kolmá zložka sily F na povrch A.
Pascalov zákon
Vo fyzike možno tento zákon formulovať takto:
Tlak aplikovaný na prakticky nestlačiteľnú tekutú látku, ktorá je v rovnováhe v nádobe s nedeformovateľnými stenami, sa prenáša vo všetkých smeroch s rovnakou intenzitou.
Správnosť tohto zákona si môžete overiť takto: treba zobrať dutú guľu, urobiť do nej otvory na rôznych miestach, zásobiť túto guľu piestom a naplniť ju vodou. Teraz pomocou tlaku na vodu pomocou piestu môžete vidieť, ako sa vylieva zo všetkých otvorov rovnakou rýchlosťou, čo znamená, že tlak vody v oblasti každého otvoru je rovnaký.
Kvapaliny a plyny
Pascalov zákon je formulovaný pre tekuté látky. Kvapaliny a plyny spadajú pod tento pojem. Na rozdiel od plynov sa však molekuly, ktoré tvoria kvapalinu, nachádzajú blízko seba, čo spôsobuje, že kvapaliny majú takú vlastnosť, ako je nestlačiteľnosť.
Vďaka vlastnosti nestlačiteľnosti kvapaliny, keď sa v určitom jej objeme vytvorí konečný tlak, prenáša sa do všetkých smerov bez straty intenzity. Presne o tom je Pascalov princíp, ktorý je formulovaný nielen pre tekutiny, ale aj pre nestlačiteľné látky.
V súvislosti s otázkou „tlaku plynu a Pascalovho zákona“by sa v tomto svetle malo povedať, že plyny sa na rozdiel od kvapalín ľahko stlačia bez toho, aby zadržali objem. To vedie k tomu, že pri pôsobení vonkajšieho tlaku na určitý objem plynu sa tento tiež prenáša vo všetkých smeroch a smeroch, ale zároveň stráca na intenzite a jeho strata bude tým silnejšia, čím bude hustota nižšia. plynu.
Princíp Pascalu teda platí len pre tekuté médiá.
Princíp Pascal a hydraulický stroj
Pascalov princíp sa používa v rôznych hydraulických zariadeniach. Aby bolo možné použiť Pascalov zákon v týchto zariadeniach, platí nasledujúci vzorec: P=P0+ρgh, tu P je tlak, ktorý pôsobí v kvapaline v hĺbke h, ρ - je hustota kvapaliny, P0 je tlak aplikovaný na povrch kvapaliny, g (9, 81m/s2) - zrýchlenie voľného pádu blízko povrchu našej planéty.
Princíp činnosti hydraulického stroja je nasledovný: dva valce, ktoré majú rozdielny priemer, sú navzájom spojené. Táto komplexná nádoba je naplnená nejakou kvapalinou, ako je olej alebo voda. Každý valec je vybavený piestom, takže medzi valcom a povrchom kvapaliny v nádobe nezostáva žiadny vzduch.
Predpokladajme, že určitá sila F1 pôsobí na piest vo valci s menšou sekciou, potom vytvára tlak P1 =F 1/A1. Podľa Pascalovho zákona sa tlak P1 okamžite prenesie do všetkých bodov priestoru vo vnútri kvapaliny v súlade s vyššie uvedeným vzorcom. Výsledkom je, že tlak P1 so silou F2=P1 A 2=F1A2/A1. Sila F2 bude smerovať opačne k sile F1, to znamená, že bude mať tendenciu tlačiť piest nahor, pričom bude väčšia ako sila F1 presne toľkokrát, koľkokrát sa líši plocha prierezu valcov stroja.
Pascalov zákon vám teda umožňuje zdvíhať veľké bremená s malými vyrovnávacími silami, čo je druh Archimedovej páky.
Iné aplikácie Pascalovho princípu
Uvažovaný zákon sa používa nielen v hydraulických strojoch, ale aj v nálezochširšie uplatnenie. Nižšie sú uvedené príklady systémov a zariadení, ktorých činnosť by bola nemožná, keby Pascalov zákon neplatil:
- V brzdových systémoch áut a v známom protiblokovacom systéme ABS, ktorý zabraňuje zablokovaniu kolies auta pri brzdení, čím pomáha predchádzať šmyku a šmyku vozidla. Okrem toho systém ABS umožňuje vodičovi udržať kontrolu nad vozidlom, keď vozidlo núdzovo brzdí.
- V akomkoľvek type chladničiek a chladiacich systémov, kde je pracovnou látkou kvapalná látka (freón).
