Ve vědě existuje mnoho principů, které slouží k vysvětlení některých chování v každodenním životě. Jedním z těchto nejznámějších principů je Pascalův princip. Je to fyzikální zákon, který vysvětluje, jak se tlak chová v tekutinách. Je velmi důležité pochopit, kolik věcí v našem každodenním životě funguje, jako jsou brzdy automobilu nebo hydraulický systém jeřábu.
V tomto článku vám řekneme vše, co potřebujete vědět o Pascalově principu, jeho důležitosti a pokroku vědy.
Pascalův princip
Pascalův princip nám říká, že pokud aplikujeme tlak v bodě uzavřené tekutiny, že tlak bude přenášen rovnoměrně ve všech směrech a skrz tekutinu. To znamená, že pokud na jeden konec uzavřené nádoby stlačíme kapalinu, rozloží se stejná síla rovnoměrně do všech částí kapaliny a na všechny stěny nádoby.
Představte si například, že máte balónek naplněný vodou. Pokud jej zmáčknete na jednom konci, tlak se přenese přes vodu a balónek se zdeformuje ve všech směrech. Pokud zatlačíte silněji, bude deformace ještě větší. Voda je totiž tekutina a řídí se Pascalovým principem.
Tento zákon je také velmi důležitý ve strojírenství, protože umožňuje vytvářet hydraulické systémy, které mohou přenášet velké množství síly a energie s velmi malým úsilím. Například v hydraulickém systému jeřábu se k přenosu síly z motoru na rameno jeřábu používá kapalina, což umožňuje relativně snadné zvedání těžkých předmětů.
Aplikace
Pascalův princip platí pro zařízení, která k dosažení robustních výsledků potřebují vyvíjet malé nebo pohodlné síly. Například nejčastějším příkladem Pascalova principu je princip hydraulických tlakových strojů, ale můžeme zmínit i hydraulickou brzdu vozu, zvedák, hydraulický zvedák, hydraulické řízení vozidla a dokonce i na židli zubařů. Pascalův princip je velmi důležitý při studiu hydrostatiky.
Hydrostatika je odvětví mechaniky tekutin a studuje tekutiny v klidu a tlak na ně vyvíjený. Hydrostatika je velmi důležitá pro strojírenství a používá se pro skladování, přepravu a použití kapalin.
Příklady Pascalova principu
Hydraulický lis
Pascalův princip Velmi užitečně se aplikuje v hydraulickém lisu. Hydraulický lis je stroj používaný k aplikaci velké síly na předmět, jako je plech nebo blok dřeva. Toho je dosaženo použitím kapaliny, která je přenášena potrubním systémem.
Hydraulický lis pracuje na Pascalově principu, který říká, že tlak je v kapalině přenášen rovnoměrně. Lis má dva písty, jeden malý a jeden velký, spojené trubicí naplněnou kapalinou, jako je olej nebo voda. Když na malý píst působíme silou, vytvoří se tlak, který se přenese skrz kapalinu a dosáhne velkého pístu.
Protože velký píst má větší povrch než malý píst, síla působící na malý píst se násobí na velký píst. Pokud má například velký píst povrchovou plochu 10krát větší než malý píst, síla působící na malý píst se vynásobí 10 na velký píst. To znamená, že pomocí hydraulického lisu můžeme na předmět vyvinout mnohem větší sílu než vlastní fyzickou silou.
Hydraulické lisy se používají v mnoha aplikacích jako např výroba kovových dílů, opravy motorů a lisování konstrukčních materiálů. Kromě toho jsou velmi užitečné v situacích, kdy je vyžadováno přesné použití velké síly, protože můžeme ovládat velikost tlaku, který je vyvíjen na předmět.
Hydraulický zvedák
Pascalův princip platí i pro hydraulické zvedáky, velmi užitečný nástroj pro zvedání těžkých předmětů, jako je auto. Hydraulický zvedák se skládá ze dvou válců spojených trubicí naplněnou kapalinou. Jeden z válců je větší a je spojen s plochou plošinou, na které spočívá předmět, který se má zvedat, zatímco druhý je menší a je spojen s klikou sloužící k aplikaci síly.
Při působení síly na kliku vzniká v kapalině tlak, který se rovnoměrně přenáší do celého hydraulického systému, včetně velkého válce, který podpírá zvedaný předmět. Síla působící na malý válec se na velkém válci násobí v důsledku rozdílu ve velikosti mezi dvěma válci, což umožňuje relativně snadné zvedání velmi těžkých předmětů.
Pascalův princip je u hydraulického zvedáku aplikován stejně jako u hydraulického lisu, zajištění rovnoměrného přenosu tlaku do celého hydraulického systému a že síla se ve velkém válci znásobí, aby zvedla těžké předměty.
Hydraulické zvedáky jsou velmi užitečné v automobilovém průmyslu, protože umožňují zvedání vozidla za účelem opravy a údržby. Kromě toho jsou velmi užitečné při jiných pracích, které vyžadují těžké zvedání, jako je například stavba.
Vzorce
Jak se dalo očekávat, prince Pascala je třeba vypočítat pomocí matematických vzorců. Chcete-li vypočítat tlak v kapalině přenášené hydraulickým systémem, používá se vzorec P = F/A, kde P je tlak, F je použitá síla a A je plocha povrchu, na kterou působí síla. Tento vzorec nám umožňuje vypočítat tlak v libovolném bodě hydraulického systému.
Dalším důležitým vzorcem souvisejícím s Pascalovým principem je zákon zachování energie. Tento zákon stanoví, že celková energie v uzavřeném systému je zachována, to znamená, že energii nelze vytvořit ani zničit, lze ji pouze přeměnit.
V hydraulickém systému, energie se šetří, protože síla působící v jednom bodě je přenášena kapalinou a v jiném bodě systému se přeměňuje na energii. To znamená, že energie aplikovaná v jednom bodě hydraulického systému se rovná energii získané v jiném bodě.
Doufám, že s těmito informacemi se dozvíte více o principu Pascal a jeho vlastnostech.