Pascal Prensibi: Hidrolik Kuvvetin Çarpımı
1 · Tahmin Et
Hidrolik asansörde, kapalı bir sıvıyla birbirine bağlanan küçük bir giriş pistonu ve çok daha büyük bir çıkış pistonu bulunur. Küçük pistonu ittiğinizde büyük piston neden daha fazla yük kaldırıyor?
- Piston boyutları ne olursa olsun çıkış kuvveti giriş kuvvetine eşittir.
- Sıvı, itmenin bir kısmını emdiği için çıkış kuvveti daha küçüktür.
- Çıkış kuvveti, çıkış pistonunun alanının ne kadar büyük olduğuyla orantılı olarak çarpılır.
2 · Kurulum
- Akışkan pascal ön ayarını açın ve Sıfırla'ya basın. Farklı alanlardaki birbirine bağlı iki piston, sızdırmaz, sıkıştırılamaz bir sıvıyı paylaşır.
- Giriş/çıkış basıncını etkinleştirin ve okumaları zorlayın.
- Her deneme için giriş piston alanını, çıkış piston alanını ve giriş kuvvetini ayarlayın ve çıkış kuvveti okumasını kaydedin.
3 · Veri Toplayın
| Giriş piston alanı A₁ (m²) | Çıkış piston alanı A₂ (m²) | Giriş kuvveti F₁ (N) | Çıkış kuvveti F₂ (N) |
|---|---|---|---|
| 1.00e-3 | 0.01 | 50.00 | |
| 2.00e-3 | 0.02 | 80.00 | |
| 1.00e-3 | 0.05 | 20.00 |
Üç denemeniz için çıkış kuvvetini F₂ (y ekseni) ile A₂/A₁ (x ekseni) alan oranına göre çizin.
4 · Analiz et
- Bir deneme için F₂ = F₁ · (A₂/A₁) değerini hesaplayın ve bunu okumayla karşılaştırın.
- Pascal ilkesi, kapalı bir sıvıya uygulanan basıncın her yere eşit olarak iletildiğini söylüyor. F₂/F₁'nin neden A₂/A₁'ye eşit olması gerektiğini açıklamak için her iki pistonda da P = F/A kullanın.
5 · Uzat
- Bir araba hidrolik krikosu, bir arabanın tamamını kaldırmak için küçük bir el pompası pistonu kullanır. Verilerinizi kullanarak, elle uygulayabileceğiniz kuvvete ve arabanın ağırlığına göre krikonun çıkış piston alanının giriş piston alanından ne kadar büyük olması gerektiğini kabaca açıklayın.
- Çıkış pistonu, giriş kuvvetinin 10 katı kadar bir yükü kaldırıyorsa, giriş pistonunu ne kadar ittiğinize kıyasla çıkış pistonu ne kadar hareket eder? (İpucu: sıvı hacminin korunumunu düşünün.)