Paskali seadus
Kui sa surud suletud vedelikku, lükkab rõhk, mille sa tekitad, võrdselt igas suunas välja, mitte ainult sinna, kuhu sa teda surusid. See tähendab, et väike jõud väiksel kolvil saab tekitada sama rõhu kui palju suurem jõud suurel kolvil — nii kordistavad hüdraulilised tõstukid jõudu.
Valem
F₂ / F₁ = A₂ / A₁
- F₁ — sisendjõud (N): jõud, mis lükatakse väiksele kolbile alla
- A₁ — sisendpindala (m²): väikse kolbi pindala
- F₂ — väljundjõud (N): jõud, mis tekib suurel kolbil
- A₂ — väljundpindala (m²): suure kolbi pindala
Lahendatud näide
Hüdraulilisel tõstukil on väike kolb pindalaga 0,01 ruutmeetrit ja suur kolb pindalaga 0,1 ruutmeetrit. Kui sa lükkad väiksele kolbile 10 njuutoniga, kui palju jõudu ilmub suurel kolbil?
- F₁ = 10 N
- A₁ = 0.01 m²
- A₂ = 0.1 m²
- F₂ = F₁ · (A₂ / A₁)
- F₂ = 10 N · (0.1 m² / 0.01 m²)
F₂ = 100 N
Kontrolli end
Kasutades sama tõstukit, kui sa lükkad väiksele kolbile 20 N pigem, kui palju jõudu ilmub suurel kolbil?
- Õige vastus: 200 N
- 20 N
- 2000 N
Õigesti! Pindalade suhe on ikka kümme, seega kakskümmend njuutonit korda kümme annab kakssada njuutonit.
Et tõsta rasket autot selle hüdraulilise tõstukiga, millist kolbi sa peaksid lükkama, et kasutada kõige vähem jõudu?
- Suurt kolbi, sest tal on 10 korda suurem pindala
- Õige vastus: Väikest kolbi, sest ta vajab vähem sisendjõudu
- Kumbat kolbi — vahet pole
Täpselt! Väiksele kolbile lükkamine võtab vähem jõudu ja rõhk edastatakse, muutudes palju suuremaks jõuks suurel kolbil.
Kus sa seda näed
Hüdrauliline autotõstuk remonditöökojas on see seadus värvi saanud: mehaanik lükkab väikest kolbi mõõduka jõuga, suletud õli kannab selle rõhu kahandamatult süsteemi igale seinale ja suur kolb auto all muudab ta piisavaks jõuks, et tõsta kahe tonnine sõiduk. Hüdraulilised pidurid, hambaravitoolid ja ekskavaatorite käed töötavad kõik sama jõu-kordistava triigiga.
Tüüpilised vead
On lihtne kujutleda, et vedelik lükkab peamiselt selles suunas, kuhu sa teda surusid — suletud vedelik edastab rõhku võrdselt igas suunas, seega väljundkolb saab osutada ükskõik kuhu ja ikka saada täieliku lüke. Pehmem lõks on käsitleda kordistatud jõudu tasuta energiana: kui pindalade suhe on kümme, peab väike kolb reisima kümme korda kaugemale kui suur tõuseb, seega töö sisse võrdub töö välja ja energia jäävus kehtib ikka.
Kuidas see seondub
See ehitab otselt hüdrostaatilise rõhu peale — sama rõhu mõiste, nüüd rakendatuna suletud vedelikule, kuhu keegi aktiivselt surub, pigem kui vedelikule, kes omaenda kaalu all istub. Vahetus, mida seadus teeb — jõud kordistatud, kaugus kahandatud — on energia jäävus hüdraulikas näidata: F₂ / F₁ = A₂ / A₁ on kangi reegel vedelike jaoks ümber kirjutatud. Archimedese seadus, järgmisena, naaseb paigalseisvate vedelike juurde ja üleslükkile, mida nad igale sisse pandud esemele annavad.