La legge di Pascal recita: "Se la pressione esterna viene applicata a un sistema chiuso, la pressione in qualsiasi punto del fluido aumenterà in proporzione alla pressione esterna applicata".
Hai mai visto quando un'officina cambia pneumatici? Se è così, sicuramente vedrai che l'auto o anche il camion viene sollevato prima utilizzando un piccolo strumento chiamato martinetto.
Ovviamente sorge la domanda su come un martinetto possa sollevare dal cric un'auto che pesa anche migliaia di volte.
La risposta a questa domanda è spiegata da una legge chiamata Legge di Pascal. Per maggiori dettagli, esaminiamo ulteriormente la legge di Pascal insieme a un esempio del problema.
Capire la legge di Pascal
Nel XVI secolo, un filosofo e scienziato di nome Blaise Pascal ha coniato una legge chiamata Legge di Pascal. Questa legge recita:
"Se la pressione esterna viene applicata a un sistema chiuso, la pressione in qualsiasi punto del fluido aumenterà in proporzione alla pressione applicata esternamente."
La scienza di base di questa legge è la pressione, dove la pressione applicata al fluido con un sistema chiuso sarà uguale alla pressione in uscita dal sistema.
Grazie a lui iniziarono poi ad apparire innovazioni soprattutto per risolvere il problema del sollevamento di carichi pesanti. Esempi sono martinetti, pompe e sistemi idraulici in frenata.
Formula
Prima di passare alle equazioni o formule della legge di Pascal, dobbiamo imparare la scienza di base, vale a dire la pressione. La definizione generale di pressione è l'effetto o di una forza che agisce su una superficie. La formula generale per l'equazione è:
P = F / A
Dove :
P è la pressione (Pa)
F è la forza (N)
A è la superficie effettiva (m2)
L'equazione matematica della legge di Pascal è molto semplice dove:
Leggi anche: struttura batterica, funzioni e immagini [COMPLETO]Invio = Esci
Con l'immagine sopra, l'equazione della legge di Pascal può essere scritta come:
P1 = P2
F1 / A1 = F2 / A2
Con:
P1: pressione in ingresso (Pa)
P2: pressione in uscita (Pa)
F1: forza applicata (N)
F2: forza prodotta (N)
A1: area di forza applicata (m2)
A2: area risultante (m2)
Inoltre, c'è un altro termine usato nell'applicazione della legge di Pascal che viene indicato come vantaggio meccanico. In generale, il vantaggio meccanico è il rapporto tra la forza che un sistema può produrre e la forza che deve essere applicata. Matematicamente, il vantaggio meccanico può essere scritto:
vantaggio meccanico = F2 / F1
Come nell'esempio di un ascensore idraulico per auto, il fluido nel sistema avrà sempre lo stesso volume.
Pertanto, l'equazione per la legge di Pascal può anche essere scritta come un rapporto di volume in entrata e in uscita che:
V1 = V2
o può essere scritto come
A1.h1 = A2.h2
Dove :
V1 = volume inserito
V2 = volume che esce
A1 = area della sezione di ingresso
A2 = area sezionale di uscita
h1 = profondità della sezione in entrata
h2 = altezza della sezione di uscita
Esempio di problemi
Di seguito sono riportati alcuni esempi e discussioni di problemi con l'applicazione della Legge di Pascal in modo che tu possa capire più facilmente.
Esempio 1
Una leva idraulica viene utilizzata per sollevare un carico di 1 tonnellata. Se il rapporto tra le aree della sezione è 1: 200, qual è la forza minima che deve essere applicata alla leva idraulica?
Risposta:
A1 / A2 = 1: 200
m = 1000 kg, quindi W = m. g = 1000. 10 = 10000 N
F1 / A1 = F2 / A2
F1 / F2 = A1 / A2
F1 / 10000 = 1/200
F1 = 50N
Quindi la forza che il sistema deve fare è 50N
Esempio 2
Il vantaggio meccanico di una leva idraulica ha un valore di 20. Se una persona vuole sollevare un'auto del peso di 879 kg, quale forza deve fare il sistema?
Risposta:
m = 879 kg, quindi W = mg = 879. 10 = 8790 N
guadagno meccanico = 20
F2 / F1 = 20
8790 / F1 = 20
F1 = 439,5 N
quindi la forza esercitata sulla leva è 439,5 N
Leggi anche: 1 anno quante settimane? (Anni a settimane) Ecco la rispostaEsempio 3
Una leva idraulica ha un diametro del pistone di ingresso di 14 cm e un diametro di uscita di 42 cm. Se il pistone scende fino a una profondità di 10 cm, qual è l'altezza del pistone che viene sollevato?
Risposta:
Il pistone ha una superficie circolare quindi la sua area è
A1 = π. r12 = 22/7. (14/2) 2 = 154 cm2
A2 = π. r22 = 22/7. (42/2) 2 = 1386 cm2
h1 = 10 cm
poi
A1. h1 = A2. h2
154. 10 = 1386. h2
h2 = 1540/1386
h2 = 1,11 cm
Quindi il pistone che viene sollevato è alto 1,11 cm
Esempio 4
Un compressore con un tubo collegato a un rubinetto ha un diametro di 14 mm. Se all'estremità del tubo è installato uno spruzzatore con un ugello di 0,42 mm e quando il compressore è acceso, la pressione viene misurata a 10 bar. Determinare la quantità di forza di scarico dell'aria che fuoriesce dall'ugello se la pressione del compressore non diminuisce.
Risposta :
I tubi flessibili e i fori hanno un'area della sezione trasversale circolare
Quindi l'area della superficie del foro è
A2 = π. r22 = 22/7. (1,4 / 2) 2 = 1,54 mm2
"Ricorda che la legge di Pascal spiega che la pressione in entrata è uguale alla pressione in uscita".
In modo che l'aeronautica militare in uscita sia:
P = F / A
F = P. UN
F = 10 bar. 1,54 mm2
cambiare l'unità bar in pascal e mm2 in m2
poi
F = 106 Pa. 1,54 x 10-6 m2
F = 1,54 N
Quindi la forza del vento che esce è 1,54 N.
Così la discussione sulla Legge di Pascal, si spera possa esserti utile.