Princípio de Pascal: Multiplicação de Força Hidráulica
1 · Prever
Um elevador hidráulico possui um pistão de entrada pequeno e um pistão de saída muito maior, conectados por um fluido selado. Se você empurrar o pistão pequeno, por que o pistão grande levanta uma carga muito mais pesada?
- A força de saída é igual à força de entrada, independentemente do tamanho do pistão.
- A força de saída é menor porque o fluido absorve parte do impulso.
- A força de saída é multiplicada proporcionalmente ao tamanho da área do pistão de saída.
2 · Preparar
- Abra a predefinição fluid-pascal e pressione Redefinir. Dois pistões conectados de áreas diferentes compartilham um fluido selado e incompressível.
- Habilite as leituras de pressão e força de entrada/saída.
- Defina a área do pistão de entrada, a área do pistão de saída e a força de entrada para cada tentativa e registre a leitura da força de saída.
3 · Coletar Dados
| Área do pistão de entrada A₁ (m²) | Área do pistão de saída A₂ (m²) | Força de entrada F₁ (N) | Força de saída F₂ (N) |
|---|---|---|---|
| 1.00e-3 | 0.01 | 50.00 | |
| 2.00e-3 | 0.02 | 80.00 | |
| 1.00e-3 | 0.05 | 20.00 |
Plote a força de saída F₂ (eixo y) em relação à razão de área A₂/A₁ (eixo x) para suas três tentativas.
4 · Analisar
- Para uma tentativa, calcule F₂ = F₁ · (A₂/A₁) e compare-o com a leitura.
- O princípio de Pascal diz que a pressão aplicada a um fluido fechado é transmitida igualmente para todos os lugares. Use P = F/A em ambos os pistões para explicar por que F₂/F₁ deve ser igual a A₂/A₁.
5 · Aprofundar
- Um macaco hidráulico de carro usa um pequeno pistão de bomba manual para levantar um carro inteiro. Usando seus dados, explique aproximadamente quão maior deve ser a área do pistão de saída do macaco do que a área do pistão de entrada, em relação à força que você pode aplicar manualmente e ao peso do carro.
- Se o pistão de saída levanta uma carga com 10× a força de entrada, até que ponto o pistão de saída se move em comparação com a distância que você empurra o pistão de entrada? (Dica: pense na conservação do volume de fluido.)