หลักการของปาสกาล

เมื่อคุณบีบของไหลในภาชนะปิด ความดันที่สร้างจะดันออกเท่ากันทุกทิศ ไม่ใช่เฉพาะจุดที่คุณกด แรงเล็กบนลูกสูบเล็กจึงสร้างความดันเดียวกับแรงใหญ่บนลูกสูบใหญ่ได้ — นี่คือวิธีที่ลิฟต์ไฮดรอลิกคูณแรง

สูตร

F₂ / F₁ = A₂ / A₁

• F₁ — แรงขาเข้า (N): แรงกดลงบนลูกสูบเล็ก
• A₁ — พื้นที่ขาเข้า (m²): พื้นที่ของลูกสูบเล็ก
• F₂ — แรงขาออก (N): แรงที่เกิดที่ลูกสูบใหญ่
• A₂ — พื้นที่ขาออก (m²): พื้นที่ของลูกสูบใหญ่

ตัวอย่างที่แก้ไข

ลิฟต์ไฮดรอลิกมีลูกสูบเล็กพื้นที่ 0.01 ตารางเมตร กับลูกสูบใหญ่ 0.1 ตารางเมตร ถ้ากดลูกสูบเล็กด้วย 10 นิวตัน เกิดแรงเท่าใดที่ลูกสูบใหญ่

• F₁ = 10 N
• A₁ = 0.01 m²
• A₂ = 0.1 m²

1. F₂ = F₁ · (A₂ / A₁)
2. F₂ = 10 N · (0.1 m² / 0.01 m²)

F₂ = 100 N

ทดสอบความเข้าใจของคุณ

พบเห็นได้ที่ไหน

ลิฟต์ไฮดรอลิกยกรถในอู่ซ่อมคือกฎข้อนี้ฉบับทาสีเสร็จแล้ว: ช่างซ่อมกดลูกสูบเล็กด้วยแรงไม่มาก น้ำมันในระบบปิดก็นำความดันนั้นส่งไปถึงผนังทุกด้านของระบบโดยไม่ลดทอน และลูกสูบใหญ่ใต้รถก็เปลี่ยนความดันนั้นเป็นแรงมากพอที่จะยกรถน้ำหนักสองตันขึ้นได้ เบรกไฮดรอลิก เก้าอี้ทันตกรรม และแขนรถขุด ล้วนทำงานด้วยเคล็ดลับคูณแรงแบบเดียวกัน

ข้อผิดพลาดที่พบบ่อย

ง่ายที่จะจินตนาการว่าของไหลดันไปในทิศที่คุณบีบมันมากที่สุด — แต่ของไหลในภาชนะปิดส่งผ่านความดันเท่ากันทุกทิศทาง ลูกสูบขาออกจึงหันไปทางไหนก็ได้และยังคงได้รับแรงดันเต็ม ๆ กับดักที่แนบกว่าคือการมองแรงที่ถูกคูณขึ้นว่าเป็นพลังงานฟรี: เมื่ออัตราส่วนพื้นที่เป็นสิบ ลูกสูบเล็กต้องเคลื่อนที่ไกลเป็นสิบเท่าของระยะที่ลูกสูบใหญ่ยกขึ้น งานขาเข้าจึงเท่ากับงานขาออก และกฎอนุรักษ์พลังงานก็ยังคงอยู่

เชื่อมโยงอย่างไร

บทนี้ต่อยอดจากความดันสถิตโดยตรง — แนวคิดความดันเดิมนั่นเอง แต่นำมาใช้กับของไหลในภาชนะปิดที่มีคนบีบอยู่จริง ๆ ไม่ใช่ของไหลที่นิ่งอยู่ใต้น้ำหนักของตัวเอง การแลกที่กฎนี้ทำไว้ — แรงเพิ่มขึ้นขณะที่ระยะทางหดลง — คือกฎอนุรักษ์พลังงานที่โผล่มาในระบบไฮดรอลิก: F₂ / F₁ = A₂ / A₁ ก็คือกฎคานที่เขียนใหม่สำหรับของไหล ส่วนหลักการของอาร์คิมิดีสบทถัดไป จะกลับมาสู่ของไหลที่อยู่นิ่ง และแรงดันขึ้นที่ของไหลมอบให้ทุกสิ่งที่ถูกวางลงไปในมัน

ลองการจำลองแบบโต้ตอบ

• หลักการของปาสกาล

แนวคิดที่เกี่ยวข้อง

• หลักการของเบอร์นูลลี
• ความดันสถิตของของไหล