กฎของปาสกาลใช้ได้กับของแข็งเพราะเหตุใด กฎของปาสกาล (สมการพื้นฐานของอุทกสถิตย์)

นักปรัชญา นักคณิตศาสตร์ และนักฟิสิกส์ชาวฝรั่งเศสผู้โด่งดังแห่งศตวรรษที่ 17 แบลส ปาสกาล มีส่วนสำคัญในการพัฒนาวิทยาศาสตร์สมัยใหม่ หนึ่งในความสำเร็จหลักของเขาคือการกำหนดกฎของปาสกาลที่เรียกว่าซึ่งเกี่ยวข้องกับคุณสมบัติของสารของเหลวและความดันที่สร้างขึ้นโดยพวกเขา มาดูกฎหมายนี้กันดีกว่า

ชีวประวัติโดยย่อของนักวิทยาศาสตร์

Blaise Pascal เกิดเมื่อวันที่ 19 มิถุนายน ค.ศ. 1623 ในเมือง Clermont-Ferrand ประเทศฝรั่งเศส พ่อของเขาเป็นรองประธานการจัดเก็บภาษีและนักคณิตศาสตร์ และแม่ของเขาอยู่ในชนชั้นกลาง ตั้งแต่อายุยังน้อย Pascal เริ่มแสดงความสนใจในวิชาคณิตศาสตร์ ฟิสิกส์ วรรณกรรม ภาษา และคำสอนทางศาสนา เขาคิดค้นเครื่องคำนวณเชิงกลที่สามารถทำการบวกและลบได้ ใช้เวลาเรียนมาก คุณสมบัติทางกายภาพของเหลวในร่างกายตลอดจนการพัฒนาแนวคิดเรื่องแรงดันและสุญญากาศ หนึ่งในการค้นพบที่สำคัญของนักวิทยาศาสตร์คือหลักการที่มีชื่อของเขา - กฎของปาสกาล Blaise Pascal เสียชีวิตในปี 1662 ในกรุงปารีสเนื่องจากอัมพาตที่ขา ซึ่งเป็นโรคที่มากับเขาตั้งแต่ปี 1646

แนวความคิดของความกดดัน

ก่อนพิจารณากฎของปาสกาล เรามาจัดการเรื่องนี้กันก่อน ปริมาณทางกายภาพเหมือนกดดัน เป็นปริมาณทางกายภาพสเกลาร์ซึ่งแสดงถึงแรงที่กระทำบนพื้นผิวที่กำหนด เมื่อแรง F เริ่มกระทำบนพื้นผิวของพื้นที่ A ตั้งฉากกับมัน ความดัน P จะถูกคำนวณโดยใช้สูตรต่อไปนี้: P = F / A ความดันถูกวัดในระบบสากลของหน่วย SI เป็นปาสกาล (1 Pa = 1 N / m 2) นั่นคือเพื่อเป็นเกียรติแก่ Blaise Pascal ผู้ซึ่งอุทิศงานหลายชิ้นของเขาในเรื่องความกดดัน

หากแรง F กระทำบนพื้นผิว A ที่กำหนด ไม่ได้ตั้งฉาก แต่ในบางมุม α กับพื้นผิวนั้น การแสดงออกของความดันจะอยู่ในรูปแบบ: P = F*sin(α)/A ในกรณีนี้ F*sin(α ) คือแรงองค์ประกอบตั้งฉาก F ต่อพื้นผิว A

กฎของปาสกาล

ในทางฟิสิกส์ กฎข้อนี้สามารถกำหนดได้ดังนี้

ความดันที่ใช้กับสารของไหลที่ไม่สามารถบีบอัดได้จริง ซึ่งอยู่ในสภาวะสมดุลในภาชนะที่มีผนังที่ไม่สามารถเปลี่ยนรูปได้ จะถูกส่งไปในทุกทิศทางด้วยความเข้มเท่ากัน

คุณสามารถตรวจสอบความถูกต้องของกฎหมายนี้ได้ดังนี้: คุณต้องใช้ทรงกลมกลวงทำรูใน ที่ต่างๆจัดหาลูกสูบทรงกลมนี้แล้วเติมน้ำ ตอนนี้โดยใช้ลูกสูบกดน้ำ คุณจะเห็นว่ามันไหลออกจากรูทั้งหมดด้วยความเร็วเท่ากันได้อย่างไร ซึ่งหมายความว่าแรงดันน้ำในพื้นที่ของรูแต่ละรูคือ เดียวกัน.

ของเหลวและก๊าซ

กฎของปาสคาลถูกกำหนดขึ้นสำหรับสารของเหลว ของเหลวและก๊าซอยู่ภายใต้แนวคิดนี้ อย่างไรก็ตาม โมเลกุลที่ก่อตัวเป็นของเหลวนั้นอยู่ใกล้กัน ซึ่งต่างจากก๊าซ ซึ่งทำให้ของเหลวมีคุณสมบัติที่ไม่สามารถบีบอัดได้

เนื่องจากคุณสมบัติของการอัดตัวไม่ได้ของของเหลว เมื่อความดันจำกัดถูกสร้างขึ้นในปริมาตรหนึ่ง จะถูกส่งไปในทุกทิศทางโดยไม่สูญเสียความเข้ม นี่คือสิ่งที่หลักการของ Pascal กล่าวถึงอย่างแท้จริง ซึ่งไม่เพียงแต่กำหนดสูตรสำหรับของเหลวเท่านั้น แต่สำหรับสารที่ไม่สามารถบีบอัดได้ด้วยเช่นกัน

เมื่อพิจารณาในแง่นี้ คำถามเกี่ยวกับ "ความดันแก๊สและกฎของปาสกาล" ควรกล่าวได้ว่าก๊าซซึ่งแตกต่างจากของเหลวนั้นถูกบีบอัดได้ง่ายโดยไม่คงปริมาตรไว้ สิ่งนี้นำไปสู่ความจริงที่ว่าเมื่อแรงดันภายนอกถูกนำไปใช้กับปริมาตรของก๊าซบางอย่างก็จะถูกส่งไปในทุกทิศทางและทุกทิศทาง แต่ในขณะเดียวกันก็สูญเสียความเข้มและการสูญเสียจะยิ่งแข็งแกร่งความหนาแน่นยิ่งต่ำลง ของแก๊ส

ดังนั้นหลักการของ Pascal จึงใช้ได้กับสื่อของเหลวเท่านั้น

หลักการของปาสกาลและเครื่องไฮโดรลิก

หลักการของ Pascal ถูกนำไปใช้ในอุปกรณ์ไฮดรอลิกต่างๆ เพื่อใช้กฎของปาสกาลในอุปกรณ์เหล่านี้ สูตรต่อไปนี้ใช้ได้จริง: P = P 0 + ρ * g * h โดยที่ P คือความดันที่กระทำในของเหลวที่ระดับความลึก h, ρ คือความหนาแน่นของของเหลว P 0 คือความดันที่ใช้กับพื้นผิวของของเหลว g (9.81 m / s 2) - การเร่งความเร็วการตกอย่างอิสระใกล้พื้นผิวโลกของเรา

หลักการทำงานของเครื่องไฮดรอลิกมีดังนี้: กระบอกสูบสองกระบอกที่มีเส้นผ่านศูนย์กลางต่างกันเชื่อมต่อกัน ภาชนะที่ซับซ้อนนี้เต็มไปด้วยของเหลว เช่น น้ำมันหรือน้ำ แต่ละกระบอกสูบมีลูกสูบเพื่อไม่ให้มีอากาศเหลือระหว่างกระบอกสูบกับพื้นผิวของของเหลวในถัง

สมมติว่าแรง F 1 กระทำต่อลูกสูบในกระบอกสูบที่มีหน้าตัดเล็กกว่า จะสร้างแรงดัน P 1 = F 1 /A 1 ตามกฎของปาสกาล ความดัน P 1 จะถูกถ่ายโอนไปยังทุกจุดของช่องว่างภายในของเหลวทันทีตามสูตรข้างต้น เป็นผลให้ความดัน P 1 ที่มีแรง F 2 = P 1 * A 2 = F 1 * A 2 / A 1 จะกระทำกับลูกสูบที่มีหน้าตัดขนาดใหญ่เช่นกัน แรง F 2 จะถูกชี้นำตรงข้ามกับแรง F 1 นั่นคือมันจะมีแนวโน้มที่จะดันลูกสูบขึ้นในขณะที่มันจะมากกว่าแรง F 1 หลายเท่าของพื้นที่หน้าตัดของ​​​ กระบอกสูบของเครื่องแตกต่างกัน

ดังนั้น กฎของปาสกาลอนุญาตให้คุณยกของขนาดใหญ่โดยใช้แรงสมดุลขนาดเล็ก ซึ่งคล้ายกับคันโยกของอาร์คิมิดีส

การประยุกต์ใช้หลักการปาสกาลอื่น ๆ

กฎหมายที่พิจารณาใช้ไม่เพียงแต่ในเครื่องจักรไฮดรอลิกเท่านั้น แต่ยังพบการใช้งานที่กว้างขึ้นอีกด้วย ด้านล่างนี้เป็นตัวอย่างของระบบและอุปกรณ์ ซึ่งการดำเนินการดังกล่าวจะเป็นไปไม่ได้หากกฎของปาสกาลไม่ถูกต้อง:

• ในระบบเบรกของรถยนต์และในระบบป้องกันล้อล็อก ABS ที่เป็นที่รู้จักซึ่งป้องกันล้อรถจากการบล็อกระหว่างการเบรก ซึ่งช่วยไม่ให้รถลื่นไถลและลื่นไถล นอกจากนี้ ระบบ ABS ยังช่วยให้ผู้ขับขี่สามารถควบคุมในการขับขี่ได้ ยานพาหนะเมื่อคนหลังทำการเบรกฉุกเฉิน
• ในตู้เย็นและระบบทำความเย็นประเภทใดก็ได้ โดยที่สารทำงานเป็นสารเหลว (ฟรีออน)

Blaise Pascal เป็นนักคณิตศาสตร์ นักฟิสิกส์ และปราชญ์ชาวฝรั่งเศสที่อาศัยอยู่ในช่วงกลางศตวรรษที่สิบเจ็ด เขาศึกษาพฤติกรรมของของเหลวและก๊าซ ศึกษาความดัน

เขาสังเกตเห็นว่ารูปร่างของภาชนะไม่มีผลต่อแรงดันของของเหลวที่อยู่ภายใน เขายังกำหนดหลักการ: ของเหลวและก๊าซส่งผ่านแรงดันที่กระทำต่อพวกเขาอย่างเท่าเทียมกันในทุกทิศทาง
หลักการนี้เรียกว่ากฎของปาสกาลสำหรับของเหลวและก๊าซ

ต้องเข้าใจว่ากฎนี้ไม่ได้คำนึงถึงแรงโน้มถ่วงที่กระทำต่อของเหลว ในความเป็นจริง, ความดันของของไหลจะเพิ่มขึ้นตามความลึกอันเนื่องมาจากแรงดึงดูดมายังโลก และนี่คือแรงดันอุทกสถิต

ในการคำนวณมูลค่าจะใช้สูตร:
คือ ความดันของคอลัมน์ของเหลว

• ρ คือความหนาแน่นของของเหลว
• g - การเร่งความเร็วการตกอย่างอิสระ
• ชั่วโมง - ความลึก (ความสูงของคอลัมน์ของเหลว)

แรงดันของเหลวรวมที่ความลึกใดๆ คือผลรวมของแรงดันอุทกสถิตและแรงดันที่เกี่ยวข้องกับการอัดภายนอก:

โดยที่ p0 คือแรงดันภายนอก เช่น ของลูกสูบในภาชนะที่บรรจุน้ำ

การประยุกต์กฎปาสกาลในระบบไฮดรอลิกส์

ระบบไฮดรอลิกใช้ของเหลวที่ไม่สามารถบีบอัดได้ เช่น น้ำมันหรือน้ำ เพื่อถ่ายเทแรงดันจากจุดหนึ่งไปยังอีกจุดหนึ่งภายในของเหลวในลักษณะที่มีพลัง อุปกรณ์ไฮดรอลิกใช้สำหรับบด ของแข็ง, ในการแถลงข่าว ในเครื่องบิน ระบบไฮดรอลิกส์ได้รับการติดตั้งในระบบเบรกและเฟืองลงจอด
เนื่องจากกฎของปาสกาลใช้ได้กับก๊าซเช่นกัน เทคโนโลยีนิวเมติกจึงมีระบบที่ใช้แรงดันอากาศ

ความแข็งแกร่งของอาร์คิมีดีน สภาพตัวลอย

การรู้จักแรงของอาร์คิมีดีน (กล่าวอีกนัยหนึ่งคือ การลอยตัว) เป็นสิ่งสำคัญเมื่อพยายามทำความเข้าใจว่าทำไมร่างบางร่างจึงลอยในขณะที่ร่างอื่นจมลง
ขอ​พิจารณา​ตัว​อย่าง. ผู้ชายอยู่ในสระ เมื่อเขาจมอยู่ใต้น้ำอย่างสมบูรณ์ เขาสามารถตีลังกา ตีลังกา หรือกระโดดได้สูงมาก บนบก กลอุบายดังกล่าวทำได้ยากกว่ามาก
สถานการณ์ดังกล่าวในสระน้ำเป็นไปได้เนื่องจากกองกำลังอาร์คิมีดีนกระทำต่อบุคคลในน้ำ ในของเหลว ความดันจะเพิ่มขึ้นตามความลึก (ซึ่งก็จริงสำหรับแก๊สด้วย) เมื่อร่างกายอยู่ใต้น้ำโดยสมบูรณ์ ความดันของเหลวจากด้านล่างของร่างกายจะเหนือกว่าความดันจากด้านบน และร่างกายจะเริ่มลอย

กฎของอาร์คิมิดีส

วัตถุในของเหลว (ก๊าซ) ได้รับผลกระทบจากแรงลอยตัวที่มีขนาดเท่ากับน้ำหนักของปริมาณของเหลว (แก๊ส) ที่ถูกแทนที่โดยส่วนที่แช่อยู่ของร่างกาย

• Ft - แรงโน้มถ่วง;
• ฟ้า - พลังอาร์คิมีดีน;
• ρzh - ความหนาแน่นของของเหลวหรือก๊าซ
• ว. และ. - ปริมาตรของของเหลวที่ถูกแทนที่ (แก๊ส) เท่ากับปริมาตรของส่วนที่แช่ในร่างกาย
• พีวี และ. คือ น้ําหนักของของไหลที่ถูกแทนที่

สภาพการเดินเรือ

1. FT> FA - ร่างกายกำลังจม
2. FT< FA - тело поднимается к поверхности до тех пор, пока не окажется в положении равновесия и не начнёт плыть;
3. FT \u003d FA - ร่างกายอยู่ในสภาวะสมดุลในสภาพแวดล้อมที่เป็นน้ำหรือเป็นก๊าซ (ลอย)

กฎความดันของ Pascal ถูกค้นพบในศตวรรษที่ 17 โดยนักวิทยาศาสตร์ชาวฝรั่งเศส Blaise Pascal หลังจากที่ได้ชื่อมา ถ้อยคำของกฎหมายฉบับนี้ ความหมายและการประยุกต์ใช้ใน ชีวิตประจำวันกล่าวถึงรายละเอียดในบทความนี้

สาระสำคัญของกฎของปาสกาล

กฎของปาสกาล - ความดันที่กระทำต่อของเหลวหรือก๊าซจะถูกส่งไปยังทุกจุดของของเหลวหรือก๊าซโดยไม่มีการเปลี่ยนแปลง นั่นคือการถ่ายเทแรงดันในทุกทิศทางจะเท่ากัน

กฎหมายนี้ใช้ได้กับของเหลวและก๊าซเท่านั้น ความจริงก็คือโมเลกุลของสารของเหลวและก๊าซภายใต้ความกดดันมีพฤติกรรมค่อนข้างแตกต่างจากโมเลกุลของของแข็ง การเคลื่อนไหวของพวกเขาแตกต่างกัน หากโมเลกุลของของเหลวและก๊าซเคลื่อนที่ค่อนข้างอิสระ แสดงว่าโมเลกุลของของแข็งไม่มีอิสระเช่นนั้น พวกมันแกว่งเพียงเล็กน้อย โดยเบี่ยงเบนจากตำแหน่งเดิมเล็กน้อย และเนื่องจากการเคลื่อนที่ที่ค่อนข้างอิสระของโมเลกุลของก๊าซและของเหลว พวกมันจึงออกแรงดันไปในทุกทิศทาง

สูตรและค่าพื้นฐานของกฎปาสกาล

ปริมาณหลักในกฎของปาสกาลคือความดัน มีหน่วยวัดเป็น ปาสกาล (Pa). แรงดัน (P)- ทัศนคติ แรง (F)ซึ่งทำหน้าที่บนพื้นผิวในแนวตั้งฉากกับของมัน สแควร์ (S). เพราะเหตุนี้: P=F/S.

คุณสมบัติของแก๊สและแรงดันของเหลว

เมื่ออยู่ในภาชนะปิด อนุภาคที่เล็กที่สุดของของเหลวและก๊าซ - โมเลกุล - จะชนกับผนังของภาชนะ เนื่องจากอนุภาคเหล่านี้เคลื่อนที่ได้จากสถานที่ที่มีมากกว่า ความดันสูงสามารถเคลื่อนตัวไปยังที่ที่มีความกดอากาศต่ำได้ เช่น ภายในเวลาอันสั้นจะมีความสม่ำเสมอทั่วทั้งพื้นผิวของเรือที่ถูกครอบครอง

เพื่อให้เข้าใจกฎหมายได้ดีขึ้น คุณสามารถทำการทดลองได้ เอาละ บอลลูนและเติมน้ำ จากนั้นเราก็ทำรูหลายรูด้วยเข็มบาง ๆ ผลลัพธ์จะไม่ทำให้คุณต้องรอ น้ำจะเริ่มไหลออกจากรู และหากลูกบอลถูกบีบอัด (เช่น ใช้แรงกด) แรงดันของไอพ่นแต่ละตัวจะเพิ่มขึ้นกี่ครั้ง โดยไม่คำนึงว่าจะใช้แรงดันที่ใด

การทดลองเดียวกันสามารถทำได้ด้วยลูกบอลของ Pascal เป็นลูกกลมที่มีรูพร้อมลูกสูบติดอยู่

ข้าว. 1. แบลส ปาสกาล

การกำหนดความดันของเหลวที่ด้านล่างของภาชนะเกิดขึ้นตามสูตร:

p=P/S=gpSh/s

p=gρ h

• g- ความเร่งของแรงโน้มถ่วง
• ρ - ความหนาแน่นของของเหลว (กก. / ลบ.ม. )
• ชม.- ความลึก (ความสูงของคอลัมน์ของเหลว)
• พีคือความดันในปาสกาล

ใต้น้ำ ความดันขึ้นอยู่กับความลึกและความหนาแน่นของของเหลวเท่านั้น นั่นคือ ในทะเลหรือมหาสมุทร ความหนาแน่นจะมากขึ้นเมื่อแช่มากขึ้น

ข้าว. 2. แรงกดที่ระดับความลึกต่างกัน

การประยุกต์ใช้กฎหมายในทางปฏิบัติ

กฎฟิสิกส์หลายข้อรวมถึงกฎของปาสกาลถูกนำไปใช้ในทางปฏิบัติ ตัวอย่างเช่น ระบบประปาธรรมดาไม่สามารถทำงานได้หากกฎหมายนี้ไม่มีผลบังคับใช้ ท้ายที่สุดแล้ว โมเลกุลของน้ำในท่อจะเคลื่อนที่แบบสุ่มและค่อนข้างอิสระ ซึ่งหมายความว่าแรงดันที่กระทำกับผนังของท่อน้ำจะเท่ากันทุกที่ การทำงานของเครื่องอัดไฮดรอลิกนั้นขึ้นอยู่กับกฎการเคลื่อนที่และความสมดุลของของไหล เครื่องอัดประกอบด้วยกระบอกสูบสองกระบอกที่เชื่อมต่อถึงกันพร้อมลูกสูบ ช่องว่างใต้ลูกสูบเต็มไปด้วยน้ำมัน หากแรง F 2 กระทำกับลูกสูบขนาดเล็กกว่าที่มีพื้นที่ S 2 แรง F 1 จะกระทำกับลูกสูบขนาดใหญ่กว่าที่มีพื้นที่ S 1

ข้าว. 3. เครื่องอัดไฮดรอลิก

คุณยังสามารถทดลองกับวัตถุดิบและ ไข่ต้ม. หากของมีคม เช่น ตะปูยาว แทงเข้าไปก่อนแล้วค่อยแทงอีกอัน ผลลัพธ์จะแตกต่างออกไป ไข่ลวกจะทะลุผ่านตะปู และไข่ดิบจะแตกเป็นชิ้นเล็กชิ้นน้อย เนื่องจากกฎของปาสคาลจะนำไปใช้กับไข่ดิบ แต่จะไม่ใช้กับไข่ที่แข็ง

กฎของปาสกาลกล่าวว่าความดันที่ทุกจุดของของเหลวที่อยู่นิ่งเท่ากัน นั่นคือ: F 1 /S 1 \u003d F 2 /S 2 จากที่ F 2 /F 1 \u003d S 2 /S 1

แรง F 2 นั้นมากกว่าแรง F 1 หลายเท่า พื้นที่ของลูกสูบที่ใหญ่กว่านั้นมากกว่าพื้นที่ของลูกสูบขนาดเล็กกี่เท่า

เราได้เรียนรู้อะไรบ้าง?

ค่านิยมหลักของกฎของปาสกาลซึ่งศึกษาในชั้นประถมศึกษาปีที่ 7 คือความดันซึ่งวัดเป็นปาสกาล ซึ่งแตกต่างจากของแข็ง สารที่เป็นก๊าซและของเหลวจะสร้างแรงกดบนผนังของภาชนะที่พวกมันตั้งอยู่ในลักษณะเดียวกัน เหตุผลก็คือโมเลกุลที่เคลื่อนที่อย่างอิสระและสุ่มในทิศทางที่ต่างกัน

แบบทดสอบหัวข้อ

รายงานการประเมินผล

คะแนนเฉลี่ย: 4.6. คะแนนที่ได้รับทั้งหมด: 550

ธรรมชาติของความดันของของเหลว ก๊าซ และของแข็งนั้นแตกต่างกัน แม้ว่าแรงดันของเหลวและก๊าซจะมีลักษณะที่แตกต่างกัน แต่แรงดันของพวกมันก็มีผลเหมือนกันอย่างหนึ่งที่ทำให้พวกมันแตกต่างจากของแข็ง ผลกระทบนี้ หรือค่อนข้างเป็นปรากฏการณ์ทางกายภาพ อธิบายกฎของปาสกาล

กฎของปาสกาลกล่าวว่า ความดันที่เกิดจากแรงภายนอกไปยังที่ใดที่หนึ่งในของเหลวหรือก๊าซจะถูกส่งผ่านของเหลวหรือก๊าซโดยไม่มีการเปลี่ยนแปลงไปยังจุดใด ๆ. กฎหมายนี้ถูกค้นพบโดย Blaise Pascal ในศตวรรษที่ 17

กฎของปาสกาลหมายความว่าตัวอย่างเช่นถ้าคุณกดแก๊สด้วยแรง 10 นิวตันและพื้นที่ของแรงดันนี้จะเท่ากับ 10 ซม. 2 (เช่น (0.1 * 0.1) ม. 2 \u003d 0.01 ม. 2) จากนั้นความดัน ณ สถานที่ที่ใช้แรงจะเพิ่มขึ้น p \u003d F / S \u003d 10 N / 0.01 m 2 \u003d 1,000 Pa และความดันในทุกตำแหน่งของก๊าซจะเพิ่มขึ้นตามจำนวนนี้ . นั่นคือความดันจะถูกถ่ายโอนไปยังจุดใด ๆ ของแก๊สไม่เปลี่ยนแปลง

เช่นเดียวกับของเหลว แต่สำหรับของแข็ง - ไม่ นี่เป็นเพราะความจริงที่ว่าโมเลกุลของของเหลวและก๊าซเคลื่อนที่ได้ และในของแข็ง ถึงแม้ว่าพวกมันจะสั่นได้ แต่พวกมันก็ยังอยู่ในที่ของมัน ในก๊าซและของเหลว โมเลกุลจะเคลื่อนจากบริเวณที่มีความดันสูงกว่าไปยังบริเวณที่มีความดันต่ำกว่า ดังนั้นความดันในปริมาตรทั้งหมดจึงเท่ากันอย่างรวดเร็ว

กฎของปาสกาลได้รับการยืนยันจากประสบการณ์ หากรูเล็กๆ ถูกเจาะด้วยลูกยางที่เติมน้ำ น้ำจะหยดผ่านรูเหล่านั้น หากตอนนี้คุณกดเข้าไปในที่ใดที่หนึ่งของลูกบอล จากนั้นจากหลุมทั้งหมด ไม่ว่ามันจะอยู่ห่างจากตำแหน่งที่ใช้แรงแค่ไหน น้ำก็จะไหลในลำธารที่มีกำลังใกล้เคียงกันโดยประมาณ นี่แสดงให้เห็นว่าความดันได้แผ่กระจายไปทั่วปริมาตร

กฎของปาสกาลพบว่านำไปใช้ได้จริง หากใช้แรงบางอย่างกับพื้นที่ผิวเล็ก ๆ ของของเหลว ความดันจะเพิ่มขึ้นทั่วทั้งปริมาตรของของเหลว แรงกดนี้สามารถทำงานเพื่อย้ายพื้นที่ผิวได้มากขึ้น

ตัวอย่างเช่น หากพื้นที่ S 1 ถูกกระทำโดยแรง F 1 จะเกิดแรงกด p เพิ่มเติมในปริมาตรทั้งหมด:

ความดันนี้ออกแรง F 2 บนพื้นที่ S 2:

แสดงว่ายิ่งพื้นที่มากเท่าไร แรงก็ยิ่งมากเท่านั้น นั่นคือถ้าเราสร้างแรงขนาดเล็กบนพื้นที่ขนาดเล็ก มันก็จะกลายเป็นแรงขนาดใหญ่บนพื้นที่ขนาดใหญ่ หากในสูตรเราแทนที่ความดัน (p) ด้วยแรงเริ่มต้นและพื้นที่เราจะได้สูตรต่อไปนี้:

F 2 \u003d (F 1 / S 1) * S 2 \u003d (F 1 * S 2) / S 1

ย้าย F 1 ไปทางด้านซ้าย:

F 2 / F 1 \u003d S 2 / S 1

ตามมาว่า F 2 มากกว่า F 1 หลายเท่าเนื่องจาก S 2 มากกว่า S 1

จากความแข็งแกร่งที่เพิ่มขึ้นนี้ เครื่องอัดไฮดรอลิกจึงถูกสร้างขึ้น ในนั้นจะใช้แรงเล็กน้อยกับลูกสูบแคบ เป็นผลให้เกิดแรงขนาดใหญ่ในลูกสูบกว้างซึ่งสามารถยกของหนักหรือกดบนตัวกดได้

(1623 - 1662)

กฎของปาสกาลกล่าวว่า: "ความดันที่กระทำต่อของเหลวหรือก๊าซจะถูกส่งไปยังจุดใด ๆ ของของเหลวหรือก๊าซอย่างเท่าเทียมกันในทุกทิศทาง"
ข้อความนี้อธิบายได้จากการเคลื่อนที่ของอนุภาคของเหลวและก๊าซในทุกทิศทาง

ประสบการณ์ปาสกาล

Blaise Pascal แสดงให้เห็นในปี 1648 ว่าความดันของของเหลวขึ้นอยู่กับความสูงของคอลัมน์
เขาใส่ท่อขนาดเส้นผ่านศูนย์กลาง 1 ซม. 2 และยาว 5 ม. ลงในถังน้ำที่ปิดสนิทแล้วขึ้นไปที่ระเบียงชั้นสองของบ้านแล้วเทน้ำหนึ่งแก้วลงในท่อนี้ เมื่อน้ำในนั้นสูงขึ้นถึงความสูงประมาณ 4 เมตร แรงดันน้ำก็เพิ่มขึ้นมากจนเกิดรอยร้าวในถังไม้โอ๊คที่แข็งแรงเพื่อให้น้ำไหลผ่าน

หลอดปาสกาล

ตอนนี้ต้องระวัง!

หากคุณเติมภาชนะที่มีขนาดเท่ากัน: อันหนึ่งเป็นของเหลว อีกอันด้วยวัสดุจำนวนมาก (เช่นถั่ว) ให้วางวัตถุที่เป็นของแข็งใกล้กับผนังในส่วนที่สาม วางวงกลมที่เหมือนกันบนพื้นผิวของสารในแต่ละภาชนะ ตัวอย่างเช่นทำจากไม้ / ควรติดกับผนัง / และติดตั้งน้ำหนักที่มีน้ำหนักเท่ากันด้านบน

แล้วความดันของสารที่ด้านล่างและผนังในแต่ละภาชนะจะเปลี่ยนไปอย่างไร? คิด! กฎของปาสกาลทำงานเมื่อใด แรงดันภายนอกของโหลดจะถูกถ่ายโอนอย่างไร?

กฎหมายของปาสกาลใช้อุปกรณ์ทางเทคนิคใด

กฎของปาสกาลเป็นพื้นฐานสำหรับการออกแบบกลไกต่างๆ ดูภาพจำไว้!

1. เครื่องอัดไฮดรอลิก

ตัวคูณไฮดรอลิกออกแบบมาเพื่อเพิ่มแรงดัน (p2 > p1 เนื่องจากมีแรงดันเท่ากัน S1> S2)

ตัวคูณใช้ในเครื่องอัดไฮดรอลิก

2. ลิฟต์ไฮดรอลิก

นี่คือแผนภาพแบบง่ายของลิฟต์ไฮดรอลิกที่ติดตั้งบนรถดัมพ์

จุดประสงค์ของกระบอกสูบที่เคลื่อนที่ได้คือการเพิ่มความสูงของลูกสูบ หากต้องการลดภาระ ให้เปิดเครน

หน่วยเติมเชื้อเพลิงสำหรับจ่ายเชื้อเพลิงให้กับรถแทรกเตอร์ทำงานดังนี้: คอมเพรสเซอร์ปั๊มอากาศเข้าไปในถังเชื้อเพลิงที่ปิดสนิท ซึ่งจะเข้าสู่ถังรถแทรกเตอร์ผ่านท่อ

4. เครื่องพ่นสารเคมี

ในเครื่องพ่นสารเคมีที่ใช้ในการควบคุมศัตรูพืชทางการเกษตร ความดันของอากาศที่ฉีดเข้าไปในภาชนะด้วยสารละลายพิษคือ 500,000 N/m2 ของเหลวถูกฉีดพ่นเมื่อเปิดก๊อกน้ำ

5. ระบบประปา

ระบบจ่ายน้ำแบบนิวแมติก ปั๊มจ่ายน้ำไปยังถัง บีบอัดเบาะลม และปิดเมื่อความดันอากาศสูงถึง 400,000 N/m2 น้ำไหลผ่านท่อเข้าไปในห้อง เมื่อความดันอากาศลดลง ปั๊มเริ่มทำงานอีกครั้ง

6. ปืนฉีดน้ำ

กระแสน้ำที่พุ่งออกมาโดยเจ็ทน้ำที่แรงดัน 1,000,000,000 นิวตัน/ตร.ม. เจาะรูในแท่งโลหะและทุบหินในเหมือง Hydroguns ยังติดตั้งอุปกรณ์ดับเพลิงที่ทันสมัย

7. เมื่อวางท่อ

แรงดันอากาศ "พอง" ท่อซึ่งทำในรูปแบบของแถบเหล็กโลหะแบนที่เชื่อมตามขอบ สิ่งนี้ช่วยลดความยุ่งยากในการวางท่อเพื่อวัตถุประสงค์ต่างๆ

8. ในสถาปัตยกรรม

โดมฟิล์มสังเคราะห์ขนาดใหญ่รองรับแรงดันที่มากกว่าความดันบรรยากาศเพียง 13.6 N/m2

9. ท่อลม

แรงดัน 10,000 - 30,000 N/m2 ทำงานในท่อ pneumocontainer ความเร็วของรถไฟในนั้นสูงถึง 45 กม. / ชม. การขนส่งประเภทนี้ใช้สำหรับขนส่งสินค้าขนาดใหญ่และวัสดุอื่นๆ

ภาชนะสำหรับขนส่งขยะในครัวเรือน

คุณสามารถทำมันได้

1. จบวลี: "เมื่อเรือดำน้ำดำน้ำ ความกดอากาศในนั้น .....". ทำไม

2. อาหารสำหรับนักบินอวกาศทำในรูปแบบกึ่งของเหลวและวางในท่อที่มีผนังยืดหยุ่น ด้วยแรงกดเบา ๆ บนท่อ นักบินอวกาศจะดึงเนื้อหาออกจากท่อ ในกรณีนี้กฎหมายใดที่ประจักษ์?

3. จะทำอย่างไรเพื่อให้น้ำไหลออกจากภาชนะผ่านท่อ?

4. ในอุตสาหกรรมน้ำมัน อากาศอัดใช้เพื่อยกน้ำมันขึ้นสู่พื้นผิวโลก ซึ่งถูกปั๊มโดยคอมเพรสเซอร์ไปยังพื้นที่เหนือพื้นผิวของชั้นรองรับน้ำมัน ในกรณีนี้กฎหมายใดที่ประจักษ์? ยังไง?

5. ทำไมถุงกระดาษเปล่าที่พองด้วยอากาศถึงแตกถ้าคุณตีที่มือหรือของแข็ง?

6. ทำไมปลาทะเลน้ำลึกถึงมีถุงน้ำยื่นออกมาจากปากของมัน?

ชั้นวางหนังสือ

คุณรู้เรื่องนี้หรือไม่?

โรคซึมเศร้าคืออะไร?

มันปรากฏตัวขึ้นหากคุณลุกขึ้นอย่างรวดเร็วจากส่วนลึกของน้ำ ความดันของน้ำลดลงอย่างรวดเร็วและอากาศที่ละลายในเลือดจะขยายตัว ฟองที่เกิดขึ้นจะอุดตันหลอดเลือด ขัดขวางการเคลื่อนไหวของเลือด และบุคคลนั้นอาจตายได้ ดังนั้นนักประดาน้ำและนักประดาน้ำจึงค่อย ๆ ขึ้นไปเพื่อให้เลือดมีเวลาที่จะนำฟองอากาศที่เกิดเข้าไปในปอด

เราดื่มอย่างไร?

เราเอาแก้วหรือช้อนใส่ของเหลวเข้าปากแล้ว "ดึง" ของในนั้นเข้าไปในตัวเรา ยังไง? ทำไมในความเป็นจริงของเหลวจึงพุ่งเข้าปากของเรา? เหตุผลคือ: เมื่อเราดื่ม เราขยายหน้าอกและทำให้อากาศในปากหายากขึ้น ภายใต้ความกดดันของอากาศภายนอก ของเหลวจะวิ่งเข้าไปในพื้นที่ที่มีความดันน้อยกว่า และแทรกซึมเข้าไปในปากของเรา สิ่งเดียวกันนี้จะเกิดขึ้นกับของเหลวในภาชนะสื่อสาร หากเราเริ่มทำให้อากาศบริสุทธิ์เหนือภาชนะเหล่านี้ ภายใต้ความกดดันของบรรยากาศ ของเหลวในภาชนะนี้จะเพิ่มขึ้น ในทางตรงกันข้าม โดยการจับคอขวดด้วยริมฝีปาก คุณจะไม่ "ดึง" น้ำออกจากปากด้วยความพยายามใดๆ เนื่องจากความดันอากาศในปากและเหนือน้ำจะเท่ากัน ดังนั้นเราจึงดื่มไม่เพียง แต่ด้วยปากเท่านั้น แต่ยังดื่มด้วยปอดด้วย เพราะการขยายตัวของปอดเป็นสาเหตุที่ทำให้ของเหลวพุ่งเข้าปากเรา

ฟอง

“เป่าฟองสบู่” เคลวินนักวิทยาศาสตร์ชาวอังกฤษผู้ยิ่งใหญ่เขียน “และลองดูสิ คุณสามารถศึกษามันได้ตลอดชีวิตโดยไม่หยุดเรียนรู้บทเรียนฟิสิกส์จากมัน”

ฟองสบู่รอบดอกไม้

สารละลายสบู่เทลงในจานหรือบนถาดเพื่อให้ด้านล่างของแผ่นปิดด้วยชั้น 2 - 3 มม. ดอกไม้หรือแจกันวางอยู่ตรงกลางและปิดด้วยกรวยแก้ว จากนั้นค่อยๆยกกรวยขึ้นอย่างช้าๆพวกเขาเป่าเข้าไปในท่อแคบ ๆ - ฟองสบู่จะก่อตัวขึ้น เมื่อฟองถึงขนาดเพียงพอ ให้เอียงกรวย ปล่อยฟองออกจากด้านล่าง จากนั้นดอกไม้จะนอนอยู่ใต้ฝาครอบครึ่งวงกลมโปร่งใสที่ทำจากฟิล์มสบู่ซึ่งส่องประกายด้วยสีรุ้งทั้งหมด

หลายฟองต่อกัน

ฟองสบู่ขนาดใหญ่ถูกเป่าออกจากกรวยที่ใช้สำหรับการทดลองที่อธิบายไว้ จากนั้นจุ่มฟางลงในสารละลายสบู่จนสุดเพื่อให้เฉพาะส่วนปลายซึ่งจะต้องนำเข้าปากเท่านั้นยังคงแห้ง และค่อยๆ ดันผ่านผนังของฟองแรกไปที่กึ่งกลาง แล้วดึงฟางกลับช้าๆ ไม่ดึงขอบ แต่เป่าฟองที่สองที่อยู่ในฟองแรกออก ฟองที่สาม ที่สี่ ฯลฯ ให้สังเกตฟองอากาศเมื่อเข้าไปในห้องเย็นเป็นที่น่าสนใจ จากห้องอุ่น: เห็นได้ชัดว่าปริมาตรลดลงและในทางกลับกันจะฟูขึ้นจากห้องเย็นไปเป็นห้องอุ่น เหตุผลอยู่ที่การหดตัวและขยายตัวของอากาศที่อยู่ในฟองสบู่ ตัวอย่างเช่น ถ้าในน้ำค้างแข็งที่ - 15 ° C ปริมาตรของฟองสบู่คือ 1,000 ลูกบาศก์เมตร ซม. และจากน้ำค้างแข็งเข้าไปในห้องที่มีอุณหภูมิ +15 ° C จากนั้นควรเพิ่มปริมาตรประมาณ 1,000 * 30 * 1/273 = ประมาณ 110 ลูกบาศก์เมตร ซม.

แนวคิดทั่วไปเกี่ยวกับความเปราะบางของฟองสบู่นั้นไม่ถูกต้องทั้งหมด: ด้วยการจัดการที่เหมาะสม คุณสามารถเก็บฟองสบู่ไว้ได้นานหลายทศวรรษ Dewar นักฟิสิกส์ชาวอังกฤษ (มีชื่อเสียงจากผลงานเรื่องการทำให้อากาศเหลว) เก็บฟองสบู่ในขวดพิเศษซึ่งป้องกันฝุ่น การทำให้แห้งและการสั่นไหวได้ดี ภายใต้เงื่อนไขเหล่านี้ เขาสามารถเก็บฟองอากาศไว้ได้หนึ่งเดือนหรือมากกว่านั้น Lawrence ในอเมริกาสามารถเก็บฟองสบู่ไว้ใต้ขวดแก้วได้นานหลายปี