Paskāla likums
Kad tu saspiež noslēgtu šķidrumu, spiediens, ko tu radi, grūž ārā vienādi katrā virzienā, ne tikai tur, kur tu to grūdi. Tas nozīmē, ka mazs spēks uz mazu virzuli var radīt to pašu spiedienu kā daudz lielāks spēks uz lielu virzuli — tā hidrauliskie celļi reizina spēku.
Formula
F₂ / F₁ = A₂ / A₁
- F₁ — ieejas spēks (N): spēks, kas nospiests uz mazā virzuļa
- A₁ — ieejas laukums (m²): mazā virzuļa laukums
- F₂ — izejas spēks (N): spēks, kas rodas pie lielā virzuļa
- A₂ — izejas laukums (m²): lielā virzuļa laukums
Izrēķināts piemērs
Hidrauliskajam celim ir mazs virzulis ar laukumu 0.01 kvadrātmetri un liels virzulis ar laukumu 0.1 kvadrātmetri. Ja tu stumj mazo virzuli ar 10 ņūtoniem, cik daudz spēka parādās pie lielā virzuļa?
- 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
Pārbaudi sevi
Izmantojot to pašu celli, ja tu stumj mazo virzuli ar 20 N tā vietā, cik daudz spēka parādās pie lielā virzuļa?
- Pareizā atbilde: 200 N
- 20 N
- 2000 N
Pareizi! Laukumu attiecība joprojām ir desmit, tāpēc divdesmit ņūtoni reiz desmit dod divi simti ņūtonu.
Lai paceltu smagu auto ar šo hidraulisko celli, uz kura virzuļa tev jāstumj, lai izmantotu mazāk spēka?
- Lielā virzuļa, tāpēc ka tam ir 10 reizes lielāks laukums
- Pareizā atbilde: Mazā virzuļa, tāpēc ka tam vajag mazāk ieejas spēka
- Jebkura virzuļa — nav atšķirības
Tieši tā! Mazā virzuļa stumšana prasa mazāk spēka, un spiediens pārnesas, radot daudz lielāku spēku uz lielo virzuli.
Kur tu to redzi
Hidrauliskais auto celis remontdarbnīcā ir šis likums ar krāsu uz tā: mehāniķis stumj mazu virzuli ar pieticīgu spēku, noslēgtā eļļa nes šo spiedienu nesamazinātu uz katru sistēmas sienu, un liels virzulis zem auto pārvērš to pietiekami spēkā, lai paceltu divu tonnu transportlīdzekli. Hidrauliskās bremzes, dentālie krēsli un ekskavatoru rokas visas darbojas uz tā paša spēka-reizināšanas trika.
Biežākās kļūdas
Viegli ir iedomāties, ka šķidrums grūž galvenokārt virzienā, kurā tu to saspiedi — noslēgts šķidrums pārnes spiedienu vienādi katrā virzienā, tāpēc izejas virzulis var rādīt jebkur un joprojām saņemt pilnu grūdienu. Smalkākais slazds ir izturēties pret reizināto spēku kā brīvu enerģiju: kad laukumu attiecība ir desmit, mazajam virzulim jāceļo desmit reizes tālāk nekā lielais ceļas, tāpēc darbs iekšā vienāds ar darbu ārā, un enerģijas saglabāšanās joprojām pastāv.
Kā tas savienojas
Šis tieši balstās uz hidrostatisko spiedienu — tas pats spiediena jēdziens, tagad pielikts noslēgtam šķidrumam, ko kāds aktīvi saspiež, nevis šķidrumam, kas sēž zem sava svara. Maiņa, ko likums dara — spēks reizināts, kamēr attālums saraukas — ir enerģijas saglabāšanās, parādīdamās hidraulikā: F₂ / F₁ = A₂ / A₁ ir svīras noteikums, pārstāstīts šķidrumiem. Arhimēda likums, tālāk, atgriežas pie šķidrumiem mierā un augšupvērstajam grūdienam, ko tie dod jebkam, kas tajos novietots.