Паскаль заңы: формуласы, тұжырымы және қолданылуы

2024 Автор: Angel Austin | [email protected]. Соңғы өзгертілген: 2024-01-02 17:50

17 ғасырдағы атақты француз философы, математигі және физигі Блез Паскаль қазіргі ғылымның дамуына маңызды үлес қосты. Оның басты жетістіктерінің бірі сұйық заттардың қасиетімен және олардан пайда болатын қысыммен байланысты Паскаль заңы деп аталатын заңды тұжырымдау болды. Осы заңды толығырақ қарастырайық.

Ғалымның қысқаша өмірбаяны

Блез Паскаль 1623 жылы 19 маусымда Францияның Клермон-Ферран қаласында дүниеге келген. Оның әкесі салық жинау жөніндегі вице-президент және математик, ал анасы буржуазиялық тапқа жататын. Паскаль жас кезінен математикаға, физикаға, әдебиетке, тілдерге және діни ілімдерге қызығушылық таныта бастады. Ол қосу және алу амалдарын орындай алатын механикалық калькуляторды ойлап тапты. Ол көп уақытын сұйық денелердің физикалық қасиеттерін зерттеуге, сонымен қатар қысым және вакуум ұғымдарын дамытуға жұмсады. Ғалымның маңызды жаңалықтарының бірі оның атымен аталған принцип – Паскаль заңы болды. Блез Паскаль 1662 жылы Парижде аяқтарының сал ауруынан қайтыс болды.1646 жылдан бастап онымен бірге болған.

Қысым түсінігі

Паскаль заңын қарастырмас бұрын қысым сияқты физикалық шаманы қарастырайық. Бұл берілген бетке әсер ететін күшті білдіретін скаляр физикалық шама. F күші оған перпендикуляр А ауданы бетіне әсер ете бастағанда, P қысымы келесі формула бойынша есептеледі: P=F / A. Қысым SI бірліктерінің халықаралық жүйесінде паскальмен өлшенеді (1 Па=1 Н/м2), яғни өзінің көптеген еңбектерін арнаған Блез Паскальдың құрметіне. қысым мәселесі.

Егер F күші берілген А бетіне перпендикуляр емес, оған қандай да бір α бұрыш жасап әсер етсе, онда қысымның өрнегі келесідей болады: P=Fsin(α)/A, бұл жағдайда Fsin(α) – F күшінің А бетіне перпендикуляр құраушы.

Паскаль заңы

Физикада бұл заңды былай тұжырымдауға болады:

Деформацияланбайтын қабырғалары бар ыдыста тепе-теңдікте тұрған іс жүзінде сығылмайтын сұйық затқа түсірілген қысым барлық бағытта бірдей қарқындылықпен беріледі.

Бұл заңның дұрыстығын келесідей тексеруге болады: қуыс шарды алып, оның әр жерінен саңылаулар жасап, бұл шарды поршеньмен қамтамасыз етіп, оны сумен толтыру керек. Енді поршеньді суға қысым жасау арқылы сіз оның барлық тесіктерден бірдей жылдамдықпен қалай төгілетінін көре аласыз, бұл әр тесік аймағындағы су қысымы бірдей екенін білдіреді.

Сұйықтар мен газдар

Паскаль заңы сұйық заттар үшін тұжырымдалған. Сұйықтар мен газдар осы ұғымға жатады. Дегенмен, газдардан айырмашылығы, сұйықтықты құрайтын молекулалар бір-біріне жақын орналасады, бұл сұйықтықтардың сығылмайтын қасиетке ие болуына әкеледі.

Сұйықтықтың сығылмайтын қасиетіне байланысты оның белгілі бір көлемінде шекті қысым пайда болған кезде ол барлық бағытта қарқындылығын жоғалтпай беріледі. Сұйықтық үшін ғана емес, сығылмайтын заттар үшін де тұжырымдалған Паскаль принципі дәл осыған байланысты.

«Газ қысымы және Паскаль заңы» мәселесін қарастыра отырып, бұл тұрғыда газдардың сұйықтықтардан айырмашылығы, көлемін сақтамай оңай сығылатынын айту керек. Бұл газдың белгілі бір көлеміне сыртқы қысым әсер еткенде, ол да барлық бағытта және бағытта беріледі, бірақ сонымен бірге ол қарқындылығын жоғалтады және оның жоғалуы күштірек, тығыздығы төмен болады. газ.

Осылайша, Паскаль принципі тек сұйық орта үшін жарамды.

Паскаль принципі және гидравликалық машина

Паскаль принципі әртүрлі гидравликалық құрылғыларда қолданылады. Бұл құрылғыларда Паскаль заңын қолдану үшін келесі формула жарамды: P=P₀+ρgh, мұнда P – h тереңдікте сұйықтыққа әсер ететін қысым., ρ - сұйықтықтың тығыздығы, P₀ – сұйықтық бетіне түсірілген қысым, g (9, 81)м/с^{2) - планетамыздың бетіне жақын жерде еркін түсу үдеуі.}

Гидравликалық машинаның жұмыс істеу принципі келесідей: диаметрлері әртүрлі екі цилиндр бір-бірімен қосылған. Бұл күрделі ыдыс май немесе су сияқты біраз сұйықтықпен толтырылған. Әрбір цилиндр цилиндр мен ыдыстағы сұйықтық беті арасында ауа қалмауы үшін поршеньмен жабдықталған.

Белгілі бір күш F₁ қимасы кішірек цилиндрдегі поршеньге әсер етеді делік, содан кейін ол қысым жасайды P₁ =F 1_/A1_{. Паскаль заңы бойынша P}1 _{қысымы жоғарыда келтірілген формулаға сәйкес сұйықтық ішіндегі кеңістіктің барлық нүктелеріне бірден ауысады. Нәтижесінде қысым P}1 _{күшпен F}2_=P1 _A 2_=F1_A2_/A1_{. F}2 _{күші F}1 _{күшіне қарама-қарсы бағытта болады, яғни ол поршеньді жоғары итеруге бейім болады, ал ол келесіден үлкен болады. күші F}1 _{машина цилиндрлерінің көлденең қимасының ауданы қанша болса, сонша есе.}

Осылайша, Паскаль заңы Архимед рычагының бір түрі болып табылатын шағын теңдестіру күштерімен үлкен жүктерді көтеруге мүмкіндік береді.

Паскаль принципінің басқа қолданбалары

Қарастырылған заң гидравликалық машиналарда ғана емес, табылғандарда қолданыладыкеңірек қолдану. Төменде Паскаль заңы дұрыс болмаған жағдайда жұмыс істеу мүмкін болмайтын жүйелер мен құрылғылардың мысалдары берілген:

• Автомобильдердің тежеу жүйелерінде және тежеу кезінде автомобильдің доңғалақтарының бітелуіне жол бермейтін, көліктің сырғанауын және сырғып кетуін болдырмауға көмектесетін белгілі блоктануға қарсы ABS жүйесінде. Сонымен қатар, ABS жүйесі жүргізушіге көлікті апаттық тежеу кезінде басқаруды сақтауға мүмкіндік береді.
• Жұмысшы зат сұйық зат (фреон) болып табылатын тоңазытқыштардың және салқындату жүйелерінің кез келген түрлерінде.