Renumitul filozof, matematician și fizician francez al secolului al XVII-lea Blaise Pascal a adus o contribuție importantă la dezvoltarea științei moderne. Una dintre principalele sale realizări a fost formularea așa-numitei legi a lui Pascal, care este asociată cu proprietatea substanțelor fluide și presiunea creată de acestea. Să aruncăm o privire mai atentă la această lege.
Scurta biografie a omului de știință
Blaise Pascal s-a născut la 19 iunie 1623 în Clermont-Ferrand, Franța. Tatăl său era vicepreședinte al colectării impozitelor și matematician, iar mama sa aparținea clasei burgheze. De mic, Pascal a început să manifeste interes pentru matematică, fizică, literatură, limbi străine și învățăturile religioase. El a inventat un calculator mecanic care putea efectua adunări și scăderi. A petrecut mult timp studiind proprietățile fizice ale corpurilor fluide, precum și dezvoltării conceptelor de presiune și vid. Una dintre descoperirile importante ale omului de știință a fost principiul care îi poartă numele - legea lui Pascal. Blaise Pascal a murit în 1662 la Paris din cauza paraliziei picioarelor - o boală carecare l-a însoțit din 1646.
Concept de presiune
Înainte de a lua în considerare legea lui Pascal, să ne ocupăm de o asemenea mărime fizică precum presiunea. Este o mărime fizică scalară care denotă forța care acționează pe o suprafață dată. Când o forță F începe să acționeze pe o suprafață a ariei A perpendiculară pe aceasta, atunci presiunea P se calculează folosind următoarea formulă: P=F / A. Presiunea este măsurată în Sistemul Internațional de Unități SI în pascali (1 Pa=1 N/m2), adică în onoarea lui Blaise Pascal, care și-a dedicat multe dintre lucrările sale problema presiunii.
Dacă forța F acționează pe o suprafață dată A nu perpendicular, ci sub un unghi α față de aceasta, atunci expresia presiunii va lua forma: P=Fsin(α)/A, în acest caz Fsin(α) este componenta perpendiculară a forței F pe suprafața A.
Legea lui Pascal
În fizică, această lege poate fi formulată după cum urmează:
Presiunea aplicată unei substanțe fluide practic incompresibile, care se află în echilibru într-un vas cu pereți nedeformabili, se transmite în toate direcțiile cu aceeași intensitate.
Puteți verifica corectitudinea acestei legi după cum urmează: trebuie să luați o sferă goală, să faceți găuri în ea în diferite locuri, să alimentați această sferă cu un piston și să o umpleți cu apă. Acum, aplicând presiune asupra apei cu pistonul, puteți vedea cum se revarsă din toate găurile cu aceeași viteză, ceea ce înseamnă că presiunea apei în zona găurii de pe plajă este aceeași.
Lichide și gaze
Legea lui Pascal este formulată pentru substanțele fluide. Lichidele și gazele se încadrează în acest concept. Cu toate acestea, spre deosebire de gaze, moleculele care formează un lichid sunt situate aproape unele de altele, ceea ce face ca lichidele să aibă o proprietate precum incompresibilitatea.
Datorita proprietatii de incompresibilitate a unui lichid, atunci cand se creeaza o presiune finita intr-un anumit volum al acestuia, aceasta se transmite in toate directiile fara pierderi de intensitate. Exact despre asta este vorba principiul lui Pascal, care este formulat nu numai pentru fluide, ci și pentru substanțe incompresibile.
Având în vedere problema „presiunii gazului și legea lui Pascal”, în această lumină, ar trebui spus că gazele, spre deosebire de lichide, sunt ușor comprimate fără a reține volum. Acest lucru duce la faptul că atunci când se aplică o presiune externă unui anumit volum de gaz, acesta se transmite și în toate direcțiile și direcțiile, dar în același timp își pierde din intensitate, iar pierderea sa va fi cu atât mai puternică, cu atât densitatea este mai mică. de gaz.
Astfel, principiul lui Pascal este valabil numai pentru mediile lichide.
Principiul Pascal și mașină hidraulică
Principiul lui Pascal este utilizat în diferite dispozitive hidraulice. Pentru a folosi legea lui Pascal în aceste dispozitive este valabilă următoarea formulă: P=P0+ρgh, aici P este presiunea care acționează în lichid la adâncimea h, ρ - este densitatea lichidului, P0 este presiunea aplicată pe suprafața lichidului, g (9, 81m/s2) - accelerație în cădere liberă în apropierea suprafeței planetei noastre.
Principiul de funcționare al unei mașini hidraulice este următorul: doi cilindri care au diametre diferite sunt legați unul de celăl alt. Acest vas complex este umplut cu ceva lichid, cum ar fi ulei sau apă. Fiecare cilindru este prevăzut cu un piston, astfel încât să nu rămână aer între cilindru și suprafața lichidului din vas.
Să presupunem că o anumită forță F1 acționează asupra unui piston dintr-un cilindru cu secțiune mai mică, apoi creează presiune P1 =F 1/A1. Conform legii lui Pascal, presiunea P1 va fi transferată instantaneu în toate punctele spațiului din interiorul lichidului, în conformitate cu formula de mai sus. Ca urmare, presiunea P1 cu forța F2=P1 A 2=F1A2/A1. Forța F2 va fi direcționată opus forței F1, adică va tinde să împingă pistonul în sus, în timp ce acesta va fi mai mare decât forța F1 exact de câte ori diferă aria secțiunii transversale a cilindrilor mașinii.
Astfel, legea lui Pascal vă permite să ridicați sarcini mari cu forțe de echilibrare mici, care este un fel de pârghie a lui Arhimede.
Alte aplicații ale principiului lui Pascal
Legea avută în vedere este folosită nu numai la mașinile hidraulice, ci se găseșteaplicare mai largă. Mai jos sunt exemple de sisteme și dispozitive a căror funcționare ar fi imposibilă dacă legea lui Pascal nu ar fi valabilă:
- În sistemele de frânare ale mașinilor și în binecunoscutul sistem antiblocare ABS, care previne blocarea roților mașinii în timpul frânării, ceea ce ajută la evitarea derapajului și alunecării vehiculului. În plus, sistemul ABS permite șoferului să mențină controlul asupra vehiculului atunci când acesta din urmă efectuează frânări de urgență.
- În orice tip de frigidere și sisteme de răcire în care substanța de lucru este o substanță lichidă (freon).
