Die bekende Franse filosoof, wiskundige en fisikus van die 17de eeu Blaise Pascal het 'n belangrike bydrae tot die ontwikkeling van moderne wetenskap gelewer. Een van sy vernaamste prestasies was die formulering van die sogenaamde Pascal-wet, wat geassosieer word met die eienskap van vloeibare stowwe en die druk wat daardeur geskep word. Kom ons kyk van nader na hierdie wet.
Scientist se kort biografie
Blaise Pascal is op 19 Junie 1623 in Clermont-Ferrand, Frankryk, gebore. Sy pa was 'n vise-president van belastinginvordering en 'n wiskundige, en sy ma het tot die bourgeois-klas behoort. Pascal het van jongs af belangstelling in wiskunde, fisika, letterkunde, tale en godsdienstige leerstellings begin toon. Hy het 'n meganiese sakrekenaar uitgevind wat optelling en aftrekking kon uitvoer. Hy het baie tyd spandeer om die fisiese eienskappe van vloeibare liggame te bestudeer, asook om die konsepte van druk en vakuum te ontwikkel. Een van die belangrike ontdekkings van die wetenskaplike was die beginsel wat sy naam dra - Pascal se wet. Blaise Pascal is in 1662 in Parys oorlede weens verlamming van die bene - 'n siekte watwat hom vanaf 1646 vergesel het.
Drukkonsep
Voordat ons Pascal se wet oorweeg, kom ons hanteer so 'n fisiese hoeveelheid soos druk. Dit is 'n skalêre fisiese grootheid wat die krag aandui wat op 'n gegewe oppervlak inwerk. Wanneer 'n krag F op 'n oppervlak van area A loodreg daarop begin inwerk, dan word die druk P bereken deur die volgende formule te gebruik: P=F / A. Die druk word gemeet in die Internasionale Stelsel van Eenhede SI in pascals (1 Pa=1 N/m2), dit wil sê ter ere van Blaise Pascal, wat baie van sy werke gewy het aan die kwessie van druk.
As die krag F nie loodreg op 'n gegewe oppervlak A inwerk nie, maar teen een of ander hoek α daarop, sal die uitdrukking vir druk die vorm aanneem: P=Fsin(α)/A, in hierdie geval Fsin(α) is die loodregte komponent van die krag F op die oppervlak A.
Pascal se wet
In fisika kan hierdie wet soos volg geformuleer word:
Druk toegepas op 'n feitlik onsamedrukbare vloeibare stof, wat in ewewig is in 'n vat met nie-vervormbare wande, word in alle rigtings met dieselfde intensiteit oorgedra.
Jy kan die korrektheid van hierdie wet soos volg verifieer: jy moet 'n hol sfeer neem, gate daarin maak op verskeie plekke, hierdie sfeer van 'n suier voorsien en dit met water vul. Nou, deur druk op die water met die suier toe te pas, kan jy sien hoe dit teen dieselfde spoed uit al die gate uitstroom, wat beteken dat die waterdruk in die area van die strandgat dieselfde is.
Vloeistowwe en gasse
Pascal se wet is geformuleer vir vloeibare stowwe. Vloeistowwe en gasse val onder hierdie konsep. Anders as gasse, is die molekules wat 'n vloeistof vorm egter naby aan mekaar geleë, wat veroorsaak dat vloeistowwe so 'n eienskap as onsamedrukbaarheid het.
As gevolg van die eienskap van die onsamedrukbaarheid van 'n vloeistof, wanneer 'n eindige druk in 'n sekere volume daarvan geskep word, word dit in alle rigtings oorgedra sonder verlies aan intensiteit. Dit is presies waaroor Pascal se beginsel gaan, wat nie net vir vloeistof geformuleer is nie, maar ook vir onsamedrukbare stowwe.
Met die kwessie van "gasdruk en Pascal se wet," in hierdie lig, moet gesê word dat gasse, anders as vloeistowwe, maklik saamgepers word sonder om volume te behou. Dit lei daartoe dat wanneer 'n eksterne druk op 'n sekere volume gas uitgeoefen word, dit ook in alle rigtings en rigtings oorgedra word, maar terselfdertyd verloor dit intensiteit, en die verlies daarvan sal hoe sterker wees, hoe laer die digtheid van die gas.
Dus, Pascal se beginsel is slegs geldig vir vloeibare media.
Pascal-beginsel en hidrouliese masjien
Pascal se beginsel word in verskeie hidrouliese toestelle gebruik. Om Pascal se wet in hierdie toestelle te gebruik, is die volgende formule geldig: P=P0+ρgh, hier is P die druk wat in die vloeistof op die diepte h werk, ρ - is die digtheid van die vloeistof, P0 is die druk wat op die oppervlak van die vloeistof toegepas word, g (9, 81m/s2) - vryvalversnelling naby die oppervlak van ons planeet.
Die beginsel van werking van 'n hidrouliese masjien is soos volg: twee silinders wat verskillende diameters het, word aan mekaar verbind. Hierdie komplekse houer is gevul met vloeistof, soos olie of water. Elke silinder is van 'n suier voorsien sodat geen lug tussen die silinder en die oppervlak van die vloeistof in die houer agterbly nie.
Veronderstel dat 'n sekere krag F1 op 'n suier in 'n silinder met 'n kleiner seksie inwerk, dan skep dit druk P1 =F 1/A1. Volgens Pascal se wet sal die druk P1 onmiddellik oorgedra word na alle spasiepunte binne die vloeistof in ooreenstemming met die bogenoemde formule. As gevolg hiervan, die druk P1 met die krag F2=P1 A 2=F1A2/A1. Die krag F2 sal teenoor die krag F1 gerig wees, dit wil sê, dit sal geneig wees om die suier op te druk, terwyl dit groter sal wees as die krag F1 presies soveel keer as wat die deursnee-area van die masjien se silinders verskil.
Dus, Pascal se wet laat jou toe om groot vragte met klein balanserende kragte op te lig, wat 'n soort Archimedes se hefboom is.
Ander toepassings van Pascal se beginsel
Die oorwoë wet word nie net in hidrouliese masjiene gebruik nie, maar vind ookwyer toepassing. Hieronder is voorbeelde van stelsels en toestelle waarvan die werking onmoontlik sou wees as Pascal se wet nie geldig was nie:
- In die remstelsels van motors en in die bekende sluitweerstelsel ABS, wat keer dat die wiele van die motor blokkeer tydens rem, wat help om gly en gly van die voertuig te voorkom. Boonop laat die ABS-stelsel die bestuurder toe om beheer oor die voertuig te behou wanneer laasgenoemde noodrem uitvoer.
- In enige tipe yskaste en verkoelingstelsels waar die werkende stof 'n vloeibare stof (freon) is.
