Wet van Pascal: hydraulische krachtvermenigvuldiging
1 · Voorspel
Een hydraulische lift heeft een kleine inlaatzuiger en een veel grotere uitlaatzuiger, verbonden door een afgesloten vloeistof. Als je op de kleine zuiger duwt, waarom tilt de grote zuiger dan een veel zwaardere last?
- De uitgangskracht is gelijk aan de ingangskracht, wat de zuigergroottes ook zijn.
- De uitgangskracht is kleiner omdat de vloeistof een deel van de duw opneemt.
- De uitgangskracht wordt vermenigvuldigd naar evenredigheid met hoeveel groter het oppervlak van de uitlaatzuiger is.
2 · Opstelling
- Open de voorinstelling fluid-pascal en druk op Herstel. Twee verbonden zuigers van verschillende oppervlakken delen een afgesloten, onsamendrukbare vloeistof.
- Zet de aflezingen van in- en uitgangsdruk en -kracht aan.
- Stel voor elke meting het oppervlak van de inlaatzuiger, het oppervlak van de uitlaatzuiger en de ingangskracht in en noteer de aflezing van de uitgangskracht.
3 · Verzamel gegevens
| Inlaatzuigeroppervlak A₁ (m²) | Uitlaatzuigeroppervlak A₂ (m²) | Inkomende kracht F₁ (N) | Uitgaande kracht F₂ (N) |
|---|---|---|---|
| 1.00e-3 | 0.01 | 50.00 | |
| 2.00e-3 | 0.02 | 80.00 | |
| 1.00e-3 | 0.05 | 20.00 |
Zet voor je drie metingen de uitgangskracht F₂ (y-as) uit tegen de oppervlakteverhouding A₂/A₁ (x-as).
4 · Analyseer
- Reken voor één meting F₂ = F₁ · (A₂/A₁) uit en vergelijk met de aflezing.
- De wet van Pascal zegt dat druk op een afgesloten vloeistof overal gelijk wordt doorgegeven. Gebruik P = F/A op beide zuigers om uit te leggen waarom F₂/F₁ gelijk moet zijn aan A₂/A₁.
5 · Verdiep
- Een hydraulische autokrik gebruikt een kleine handpompzuiger om een hele auto te tillen. Gebruik je gegevens om globaal uit te leggen hoeveel groter het oppervlak van de uitlaatzuiger van de krik moet zijn dan dat van de inlaatzuiger, relatief aan de kracht die je met de hand kunt uitoefenen en het gewicht van de auto.
- Als de uitlaatzuiger een last tilt met 10× de ingangskracht, hoe ver beweegt de uitlaatzuiger dan vergeleken met hoe ver jij de inlaatzuiger indrukt? (Hint: denk aan behoud van vloeistofvolume.)