Реферат на тему передача давления жидкостями и газами закон паскаля

Обновлено: 02.07.2024

Блез Паскаль (фр. Blaise Pascal) родился 19 июня 1623 года в городе Клермон-Ферран (Франция) в семье председателя налогового управления (рис.). В 1631 году, после смерти матери, семья переехала в Париж.
Ранние работы Блеза относились к естественным и прикладным наукам. Отец Блеза был сборщиком налогов, и, наблюдая за его бесконечными утомительными расчетами, Паскаль задумал создать вычислительное устройство, которое могло бы помочь этой работе. В 1634 году (в 11 лет) где-то за обеденным столом кто-то зацепил ножом фаянсовое блюдо. Оно зазвучало. Но стоило прикоснуться к блюду пальцем, как звук исчез.

Прикрепленные файлы: 1 файл

Министерство Науки и Образования Республики Казахстан.docx

Министерство Науки и Образования Республики Казахстан.

Выполнила: Кошкарбаева И.М.

Проверила: Смайлова Д.Р.

Семей 2012-2013 учебный год

Основно́й зако́н гидроста́тики (закон Паскаля) формулируется так:
Давление, оказываемое на жидкость(или газ) в каком-либо одном месте на ее границе, например, поршнем, передается без изменения во все точки жидкости (или газа).
Закон назван в честь французского учёного Блеза Паскаля.
На основе закона Паскаля работают различные гидравлические устройства: тормозные системы, прессы и др. Закон Паскаля неприменим в случае движущейся жидкости (газа), а также в случае, когда жидкость (газ) находится в гравитационном поле; так, известно, что атмосферное и гидростатическое давление уменьшается с высотой.

Формула закона Паскаля и его применение

Закон Паскаля описывается формулой давления:

где p – это давление,
F – приложенная сила,
S – площадь сосуда.

Из формулы мы видим, что при увеличении силы воздействия при той же площади сосуда давление на его стенки будет увеличиваться. Измеряется давление в ньютонах на метр квадратный или в паскалях (Па), в честь ученого, открывшего закон Паскаля. Его применение лежит в основе многих устройств и довольно распространено в производстве. Это, в частности, гидравлические прессы, пневматические тормоза и инструменты и многое другое.

В 1648 году то, что давление жидкости зависит от высоты ее столба, продемонстрировал Блез Паскаль.
Он вставил в закрытую бочку, наполненную водой, трубку диаметром 1 см2, длиной 5 м и, поднявшись на балкон второго этажа дома, вылил в эту трубку кружку воды. Когда вода в ней поднялась до высоты ~ 4 метра, давление воды увеличилось настолько, что в крепкой дубовой бочке образовались щели, через которые потекла вода.

В КАКИХ ТЕХНИЧЕСКИХ УСТРОЙСТВАХ ИСПОЛЬЗУЕТСЯ ЗАКОН ПАСКАЛЯ ?

Закон Паскаля положен в основу устройства многих механизмов

1. гидравлические прессы

Гидравлический мультипликатор предназначен для увеличения давления

2. гидравлические подъемники

Давление на поверхность жидкости, произведенное внешними силами, передается жидкостью во все стороны одинаково.
Данный закон справедлив и в том случае, когда на жидкость действуют объемные силы.
Пусть жидкость находится в сосуде под поршнем

Приложим к поршню дополнительную нормальную силу F. Под действием этой силы жидкость дополнительно сожмется, что приведет к увеличению давления. В состоянии равновесия эта дополнительная сила будет скомпенсирована равным увеличением силы давления на поршень со стороны жидкости. Следовательно, увеличение давления жидкости непосредственно под поршнем будет равно: Δp_o = F/S_o, где S_o − площадь поршня.

Выделим внутри жидкости произвольную замкнутую поверхность, часть которой совпадает с поверхностью поршня. В состоянии равновесия сумма объемных сил F_об, действующих на выделенную часть жидкости, и поверхностных сил давления равна нулю:

Дополнительная сила давления на часть выбранной поверхности под поршнем должна быть скомпенсирована увеличением поверхностных сил давления на остальную поверхность. Обозначим увеличение давления вблизи части ΔS_i, поверхности − Δp_i. В состоянии равновесия должно выполняться соотношение, аналогичное (2):

Учитывая, что суммарная объемная сила не изменилась, из (2), (3) следует, что соотношение

должно выполняться для любой поверхности внутри объема жидкости, что возможно только в том случае, если величины Δpi одинаковы во всех точках жидкости, то есть

Отметим, что закон Паскаля можно интерпретировать следующим образом: в состоянии равновесия изменение давления в одной точке жидкости приводит к равному изменению давления во всех остальных точках жидкости.

Существенным в данной формулировке является упомина¬ние о состоянии равновесия, потому что при увеличении давления в некоторой точке жидкости требуется некоторый промежуток времени, чтобы произошло установление равновесия в остальных частях объема жидкости, иными словами, возмущение жидкости распространяется внутри объема с конечной скоростью. Позднее мы покажем, что эта скорость есть скорость распространения упругих волн (т. е. звука) в данной жидкости.

Закон Паскаля

Гидростатическое давление

Рассмотрим равновесие однородной жидкости, находящейся в поле тяготения Земли.

На каждую частицу жидкости, находящейся в поле тяготения Земли, действует сила тяжести. Под действием этой силы каждый слой жидкости давит на расположенные под ним слои. В результате давление внутри жидкости на разных уровнях не будет одинаковым. Следовательно, в жидкостях существует давление, обусловленное ее весом.

Давление, обусловленное весом жидкости, называют гидростатическим давлением.

Для количественного расчета мысленно выделим в жидкости малый объем цилиндрической формы, расположенный вертикально, сечением S и высотой h (рис. 2). В случае неподвижной жидкости вес этого цилиндра, а значит, и сила давления на площадку S в основании будет равна силе тяжести mg⃗ .

Сегодня гидравлические системы используется очень широко на строительной технике: самосвал, пресс, горный комбайн, отбойный молоток, экскаваторы и т.д. Использование гидравлических систем постоянно увеличивается. И чтобы понять, как действует современная техника, стоит знать главные законы физики.

Закон Паскаля – один из основных законов физики, поэтому он нашел огромное применение в современном мире. Именно открытие этого закона лежит в основе создания гидравлических систем. Однако, все эти механизмы достаточно сложны и громоздки, поэтому мне захотелось создать устройство, в основе действия которого лежит закон Паскаля, чтобы разобраться в принципе их работы. Может, и мне в будущем предстоит поработать на таком механизме. И я решил сделать модель экскаватора, так как на многих экскаваторах гидравлическая система используется для подъёма и опускания стрелы, работы ковша и управления поворотной платформой.

Цель моей работы: опытное подтверждение закона Паскаля (модель экскаватора).

Для достижения цели своей работы мне необходимо решить следующие задачи:

Объяснить закон Паскаля;

Показать практическую значимость закона Паскаля;

Изготовить модель экскаватора.

Физика была вторым увлечением Блеза Паскаля. Он подтвердил предположение Торричелли о том, что атмосферное давление существует. Кроме того, он высказал мысль, что с увеличением высоты атмосферное давление уменьшается. И когда в 1647 г. по описаниям Паскаля провели опыт, то оказалось, что на вершине горы давление атмосферы действительно ниже, чем у основания. Паскаль доказал, что воздух имеет вес, и вычислил приблизительную массу атмосферы. Он предложил использовать барометр для предсказания погоды, так как установил, что показания барометра зависят от температуры и влажности воздуха. В 1648 г. очень убедительно продемонстрировал, что давление зависит от высоты столба жидкости. Он вставил в закрытую бочку, наполненную водой, узкую трубку, и, поднявшись на балкон второго этажа дома, вылил в эту трубку кружку воды. Из-за малой толщины трубки вода в ней поднялась до большой высоты, и давление в бочке увеличилось на столько, что крепления бочки не выдержали, и она треснула. Полученные нами результаты справедливы не только для жидкостей, но и для газов. Их слои также давят друг на друга, и потому в них тоже существует гидростатическое давление. В 1653 г. Паскаль сформулировал основной закон гидростатики, согласно которому давление на жидкость передается ею равномерно без изменения во все стороны. Этот закон назван законом Паскаля, а самого Паскаля считают основоположником классической гидростатики – науки о жидкости или газе в состояния равновесия (покоя).

К сожалению, жизнь гениального учёного оказалась короткой. Его здоровье постоянно ухудшалось с 1658 г. Ужасные головные боли мучили его. Физически он стал очень слаб, хотя ему было всего 35 лет. Врачи запретили любые умственные нагрузки. А в 1660 г. Паскаль выглядел, как старик. Умер Блез Паскаль в 1662 г.

В честь Паскаля названа единица измерения давления в системе СИ. Один из первых языков программирования называется Pascal.

Природа давления жидкости, газа и твердого тела отличается. Хотя у давлений жидкости и газа различная природа, у их давлений есть один одинаковый эффект, отличающий их от твердых тел. Этот эффект, а точнее физическое явление, описывает закон Паскаля.

Жидкости и газы передают оказываемое на них давление по всем направлениям одинаково. Этот закон был открыт в 1653 г. французским ученым Блезом Паскалем и потому носит его имя. А вот для твердых тел этот закон не работает.

Закон Паскаля подтверждается опытом. Если в резиновом шарике, наполненном водой, проколоть очень маленькие дырочки, то вода будет сквозь них капать. Если теперь надавить в какое-нибудь одно место шарика, то из всех дырок, независимо от того, как далеко они находятся от места приложения силы, вода польется примерно одинаковыми по силе струйками. Это говорит о том, что давление распространилось по всему объему. Тоже самое произойдет, если воду заменим газом (например, дым).

Объяснить закон Паскаля можно с помощью свойств жидкостей и газов. Передача давления жидкостями и газами обусловлена достаточно высокой подвижностью частиц, из которых они состоят. Молекулы равномерно заполняют весь предоставленный объем. При опускании поршня газ, находящийся непосредственно под ним, сжимается, и частицы газа в этом месте начинают располагаться более плотно, чем внизу. Однако через некоторое время эти частицы, беспорядочно двигаясь, перемешаются с другими, и их расположение вновь станет равномерным, но более плотным, чем до опускания поршня. При этом в равной степени возрастет число ударов молекул не только о дно сосуда, но и о его боковые стенки. Это и означает, что давление поршня передается газом по всем направлениям одинаково и в каждой точке оно возрастает на одну и ту же величину. Так, если давление на газ около самого поршня увеличится на 1 Па, то во всех точках внутри газа станет больше прежнего настолько же. На 1 Па увеличится давление и на стенки сосуда, и на дно, и на поршень.

Практическая значимость закона Паскаля

Закон Паскаля находит практическое применение. Если на небольшую площадь поверхности жидкости подействовать определенной силой, то увеличение давления произойдет по всему объему жидкости. Это давление может совершить работу по перемещению большей площади поверхности. Кстати, известно, что сам Паскаль, используя открытый им закон, в ходе проведенных экспериментов изобрел гидравлический пресс.

Так, сжатый воздух используется в подводной лодке для ее подъема с глубины. При погружении специальные цистерны внутри подводной лодки заполняются водой. Масса лодки увеличивается, и она погружается. Для подъема лодки в эти цистерны закачивается сжатый воздух, который вытесняет воду. Масса лодки уменьшается, и она всплывает.

Рис.1. ПЛ в надводном положении: цистерны главного балласта (ЦГБ) не заполнены

Рис.2 .ПЛ в подводном положении: произошло заполнение водой ЦГБ

Устройства, в которых применяется сжатый воздух, называются пневматическими. К ним относится, например, отбойный молоток, которым вскрывают асфальт, рыхлят мерзлый грунт, дробят горные породы. Под действием сжатого воздуха пика отбойного молотка делает 1000—1500 ударов в минуту большой разрушительной силы.

На производстве для ковки и обработки металлов используется пневматический молот и пневматический пресс. В прессовом оборудовании пневматического типа для этих целей используется устройство, вырабатывающее сжатый воздух. В качестве такого устройства может использоваться компрессор или воздушный насос.

В грузовых автомобилях и на железнодорожном транспорте используется пневматический тормоз. В вагонах метро с помощью сжатого воздуха открываются и закрываются двери. Использование воздушных систем на транспорте связано с тем, что даже в случае утечки воздуха из системы он будет восполняться за счет работы компрессора и система будет исправно работать.

На законе Паскаля основана и работа экскаватора, где применяются гидравлические цилиндры для приведения в движение его стрел и ковша.

Горный комбайн – машина, предназначенная для выработки и погрузки в транспортное средство горной массы. Устройство горного комбайна включает: отбойный инструмент, разрыхляющий пласт породы, погрузочный инструмент, сгружающий породу на транспортное средство, двигатель, механизм передвижения устройства управления и улавливания пыли.

Гидравлический пресс – это такое оборудование, которое специально предназначено для обработки деталей и заготовок путем воздействия на них высоким давлением. Работает такой пресс за счет давления жидкости, воздействующей на элементы его конструкции.

Гидравлический домкрат — это стационарное, переносное или передвижное грузоподъемное устройство, предназначенное для тяжелых предметов. Применяется при выполнении ремонтно-строительных работ и в составе кранов, прессов, подъемников.

Подъемные механизмы с гидравлическим приводом от двигателя автомобиля. Подъемный механизм предназначен для обеспечения разгрузки кузова путем его наклона (опрокидывания) и последующего возвращения в исходное (транспортное) положение. Он также обеспечивает фиксацию кузова в любом промежуточном положении при его подъеме и опускании. Наибольшее распространение получили гидравлические подъемные механизмы, привод которых осуществляется от двигателя автомобиля. Эти механизмы компактны, надежны, безопасны в работе, обладают плавностью и быстротой действия, имеют большой срок службы.

Гидравлический насос — оборудование, посредством которого механическая энергия преобразовывается в гидравлическую: из вырабатываемого двигателем крутящего момента образуется подача либо давление.

Гидравлический подъемник – это устройство, которое встречается практически в каждом СТО и автосервисе. Благодаря использованию данной установки можно быстро и качественно выполнить работы по обслуживанию транспортного средства. Однако помимо этого есть гидравлический подъемник, используемый в коммунальных целях и в строительстве.

Гидравлические краны – это краны, приводимые в действие напорной водой. Положительными качествами гидравлических кранов являются: безопасность, легкая приспособляемость к различным условиям, надежность работы. Различные операции (подъем, горизонтальное перемещение и поворот) обыкновенно выполняются отдельными гидравлическими цилиндрами с независимым друг от друга управлением.

Одноковшовый экскаватор — это средство передвижения, хотя и созданное для копания, подъема и разгребания грунта и материалов. Ходовая часть этих машин очень похожа на ходовую часть танка: такой же двигатель и такая же гусеничная лента. У экскаватора есть несколько стрел, и последняя кончается ковшом для зачерпывания земли. Так же как и на подъемном кране, в экскаваторе применяются гидравлические цилиндры для приведения в движение его стрел и ковша. Другие гидравлические двигатели и клапаны управления, находящиеся в кабине, позволяют управлять движением гусениц. Гидроцилиндры приводятся в действие тем же двигателем внутреннего сгорания, что передвигает гусеницы экскаватора.

Основной двигатель приводит в действие насосы, которые создают избыточное давление масла в гидроцилиндрах, и при этом вытягивается стрела. Водитель в кабине с помощью рычагов управляет движениями ковша и щита. Стрела поднимается и удлиняется, когда поршень в цилиндре идет вверх. А когда поршень опускается, стрела укорачивается и тоже опускается. Поршень плечевого цилиндра управляет движением плеча. Ковш черпает или высыпает, когда поршень его цилиндра вытягивается или втягивается.

Для демонстрации закона Паскаля мною была также собрана модель деревянного мини-экскаватора, основа работы которого – цилиндры-поршни, наполненные водой. Что интересно, в качестве поршней, поднимающих и опускающих стрелу и ковш экскаватора, я использовал медицинские шприцы, изобретенные самим Блезом Паскалем в подтверждение его закона.

Итак, система состоит из обыкновенных медицинских шприцов по 20 мл (функция рычагов управления) и таких же шприцов по 10 мл (функция поршней). В эти шприцы мною была залита жидкость - вода. Чтобы соединить шприцы была использована система капельниц (обеспечивает герметизацию).

Для того чтобы указанная система заработала, мы надавливаем в одном месте на рычаг, давление воды передается в поршень, на пробку, пробка поднимается – экскаватор приходит в движение, опускается и поднимается стрела экскаватора и ковш.

Данный эксперимент можно продемонстрировать для демонстрации практического применения закона Паскаля на уроках физики в 7 классе.

Почему гидравлическая система получила широкое распространение? Существует несколько причин. Одна из них, это то, что гидравлическая система является универсальной, эффективной и простой при передаче энергии. Работа гидравлической системы заключается в преобразовании энергии из одного вида в другой.

В ходе подготовки к конкурсу я:

изучил теоретический материал по выбранной теме;

создал модель экскаватора и провел экспериментальную проверку закона Паскаля на этой модели.

Результат моей работы следующий: закон Паскаля, открытый в 17 веке, актуален и широко применяется и в наше время при конструировании технических устройств и механизмов, облегчающих работу человека.

Надеюсь, что собранные мной установки будут интересны моим друзьям и одноклассникам и помогут лучше разобраться в законах физики.

Закон Паскаля гласит: "Давление, производимое на жидкость или газ, передается в любую точку жидкости или газа одинаково по всем направлениям".
Это утверждение объясняется подвижностью частиц жидкостей и газов во всех направлениях.

А ТЕПЕРЬ БУДЬ ВНИМАТЕЛЕН!

Если заполнить одинаковые по размерам сосуды: один - жидкостью, другой - сыпучим материалом (например горохом), в третий поставить вплотную к стенкам твердое тело, на поверхность вещества в каждом сосуде положить одинаковые кружочки, например, из дерева /они должны прилегать к стенкам /, а сверху установить одинаковые по массе грузы,

то как изменится давление вещества на дно и стенки в каждом сосуде? Подумай! В каком случае срабатывает закон Паскаля? Как будет передаваться внешнее давление грузов?

В КАКИХ ТЕХНИЧЕСКИХ УСТРОЙСТВАХ ИСПОЛЬЗУЕТСЯ ЗАКОН ПАСКАЛЯ?

Закон Паскаля положен в основу устройства многих механизмов. Смотри рисунки, запоминай!

1. гидравлические прессы

Гидравлический мультипликатор предназначен для увеличения давления (р2 > р1, так как при одинаковой силе давления S1> S2 ).

Мультипликаторы применяются в гидравлических прессах.

2. гидравлические подъемники

Это упрощенная схема гидравлического подъемника, который устанавливается на самосвалах.

Назначение подвижного цилиндра - увеличение высоты подъема поршня. Для опускания груза открывают кран.

3. заправочные агрегаты

Заправочный агрегат для снабжения тракторов горючим действует так: компрессор нагнетает воздух в герметически закрытый бак с горючим, которое по шлангу поступает в бак трактора.

В опрыскивателях, используемых для борьбы с сельскохозяйственными вредителями, давление нагнетаемого в сосуд воздуха на раствор яда - 500 000 Н/м2. Жидкость распыляется при открытом кране.

5. системы водоснабжения

Пневматическая система водоснабжения. Насос подает в бак воду, сжимающую воздушную подушку, и отключается при достижении давления воздуха 400 000 Н/м2. Вода по трубам поднимается в помещения. При понижении давления воздуха вновь включается насос.

Струя воды, выбрасываемая водометом под давлением 1 000 000 000 Н/м2, пробивает отверстия в металлических болванках, дробит породу в шахтах. Гидропушками оснащена и современная противопожарная техника.

7. при прокладке трубопроводов

Давление воздуха "раздувает" трубы, изготовленные в виде плоских металлических стальных лент, сваренных по кромкам. Это значительно упрощает прокладку трубопроводов различного назначения.

8. в архитектуре

Огромный купол из синтетической пленки поддерживается давлением, большим атмосферного лишь на 13,6 Н/м2.

9. пневматические трубопроводы

Давление в 10 000 - 30 000 Н/м2 работает в пневмоконтейнерных трубопроводах. Скорость составов в них достигает 45км/час. Этот вид транспорта используется для перевозки сыпучих и других материалов.

Контейнер для перевозки бытовых отходов.

1. Закончи фразу: "При погружении подводной лодки давление воздуха в ней . " . Почему?

2. Пищу для космонавтов изготовляют в полужидком виде и помещают в тюбики с эластичными стенками. При легком надавливании на тюбик космонавт извлекает из него содержимое. Какой закон проявляется при этом?

3. Что надо сделать, чтобы вода вытекала по трубке из сосуда?

4. В нефтяной промышленности для подъема нефти на поверхность земли применяется сжатый воздух, который нагнетается компрессорами в пространство над поверхностью нефтеносного слоя. Какой закон проявляется при этом? Как?

5. Почему пустой бумажный мешок, надутый воздухом, с треском разрывается,ь если ударить им о руку или обо что-то твердое?

6. Почему у глубоководных рыб при вытаскивании их на поверхность плавательный пузырь торчит изо рта?

Блез Паскаль . смотреть
Кто в сыре дырки делает? . смотреть

ЗНАЕШЬ ЛИ ТЫ ОБ ЭТОМ?

Что такое кессонная болезнь?

Она проявляется, если очень быстро подниматься из глубины воды. Давление воды резко уменьшается и растворенный в крови воздух расширяется. Образующиеся пузырьки закупоривают кровеносные сосуды, мешая движению крови, и человек может погибнуть. Поэтому аквалангисты и ныряльщики всплывают медленно, чтобы кровь успевала уносить образующиеся пузырьки воздуха в легкие.

Мы приставляем стакан или ложку с жидкостью ко рту и “втягиваем” в себя их содержимое. Как? Почему, в самом деле, жидкость устремляется к нам в рот? Причина такова: при питье мы расширяем грудную клетку и тем разрежаем воздух во рту; под давлением наружного воздуха жидкость устремляется в то пространство, где давление меньше, и таким образом проникает в наш рот. Здесь происходит то же самое, что произошло бы с жидкостью в сообщающихся сосудах, если бы над одним из этих сосудов мы стали разрежать воздух: под давлением атмосферы жидкость в этом сосуде поднялась бы. Наоборот, захватив губами горлышко бутылки, вы никакими усилиями не “втянете” из нее воду в рот, так как давление воздуха во рту и над водой одинаково. Итак, мы пьем не только ртом, но и легкими; ведь расширение легких — причина того, что жидкость устремляется в наш рот.

“Выдуйте мыльный пузырь, — писал великий английский ученый Кельвин, — и смотрите на него: вы можете заниматься всю жизнь его изучением, не переставая извлекать из него уроки физики”.

Мыльный пузырь вокруг цветка

В тарелку или на поднос наливают мыльного раствора настолько, чтобы дно тарелки было покрыто слоем в 2 — 3 мм; в середину кладут цветок или вазочку и накрывают стеклянной воронкой. Затем, медленно поднимая воронку, дуют в ее узкую трубочку, — образуется мыльный пузырь; когда же этот пузырь достигнет достаточных размеров, наклоняют воронку, высвобождая из-под нее пузырь. Тогда цветок окажется лежащим под прозрачным полукруглым колпаком из мыльной пленки, переливающейся всеми цветами радуги.

Несколько пузырей друг в друге

Из воронки, употребленной для описанного опыта, выдувают большой мыльный пузырь. Затем совершенно погружают соломинку в мыльный раствор так, чтобы только кончик ее, который придется взять в рот, остался сухим, и просовывают ее осторожно через стенку первого пузыря до центра; медленно вытягивая затем соломинку обратно, не доводя ее, однако до края, выдувают второй пузырь, заключенный в первом, в нем — третий, четвертый и т. д. Интересно наблюдать за пузырем, когда он из теплого помещения попадает в холодное: он видимо уменьшается в объеме и, наоборот, раздувается, попадая из холодной комнаты в теплую. Причина кроется, конечно, в сжатии и расширении воздуха, заключенного внутри пузыря. Если, например, на морозе в — 15° С объем пузыря 1000 куб. см и он с мороза попал в помещение, где температура +15° С, то он должен увеличиться в объеме примерно на 1000 * 30 * 1/273 = около 110 куб. см.

Обычные представления о недолговечности мыльных пузырей не вполне правильны: при надлежащем обращении удается сохранить мыльный пузырь в продолжение целых декад. Английский физик Дьюар (прославившийся своими работами по сжижению воздуха) хранил мыльные пузыри в особых бутылках, хорошо защищенных от пыли, высыхания и сотрясения воздуха; при таких условиях ему удалось сохранять некоторые пузыри месяц и более. Лоренсу в Америке удавалось годами сохранять мыльные пузыри под стеклянным колпаком.

ПЕРЕДАЧА ДАВЛЕНИЯ ЖИДКОСТЯМИ И ГАЗАМИ. ЗАКОН ПАСКАЛЯ. ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ЗАКОНА ПАСКАЛЯ В ТЕХНИКЕ

Текст работы размещён без изображений и формул.
Полная версия работы доступна во вкладке "Файлы работы" в формате PDF

Закон сформулирован французским учёным Блезом Паскалем ] .

Следует обратить внимание на то, что в законе Паскаля речь идет не о давлениях в разных точках, поэтому закон справедлив и для жидкости в поле силы тяжести. В случае движущейся несжимаемой жидкости можно условно говорить о справедливости закона Паскаля, ибо добавление произвольной постоянной величины к давлению не меняет вида уравнения движения жидкости ( уравнения Эйлера или, если учитывается действие вязкости, уравнения Навье — Стокса ), однако в этом случае термин закон Паскаля, как правило, не применяется.

Закон Паскаля является следствием закона сохранения энергии и справедлив и для сжимаемых жидкостей (газов), если сжимаемостью среды можно пренебречь

Основная часть:

Твердое тело передает давление по направлению действия силы, поэтому мы можем копать землю, забивать гвозди и т.д. Объясняется это тем, что молекулы тв. тела сильно взаимодействуют и только колеблются около положения равновесия.

Общее свойство газов и жидкостей - что они не сохраняют форму, а текут и принимают форму сосуда, объясняется движением их молекул. Отличие газов – не сохранение и объема, большая сжимаемость может объясняться большим расстоянием и промежутками между частицами.

В цилиндр с поршнем набирают воды (газа) и присоединяют к свободному концу шар с несколькими одинаковыми отверстиями по окружности (шар Паскаля). Нажимая на поршень, можно наблюдать, как струи воды вытекают из шара с одинаковой силой. Объясняется это законом Паскаля.

Закон Паскаля положен в основу устройства многих механизмов, использующихся в нефтяной промышленности.

1. гидравлические прессы

2. гидравлические подъемники

3. Системы водоснабжения. Пневматическая система водоснабжения. Насос подает в бак воду, сжимающую воздушную подушку, и отключается при достижении давления воздуха 400 000 Н/м2. Вода по трубам поднимается в помещения. При понижении давления воздуха вновь включается насос.

Разберем принцип работы гидравлического пресса

Если мы нарушаем состояние покоя жидкости в одном из сосудов, например, доливая жидкость, или оказывая давление на ее поверхность, чтобы привести систему в равновесное состояние, к которому стремится любая система, в остальных сообщающихся с данным, сосудах повысится уровень жидкости. Происходит это на основании другого физического закона, названного по имени ученого, сформулировавшего его – закона Паскаля. Закон Паскаля заключается в следующем: давление в жидкости или газе распространяется во все точки одинаково.

На чем же основан принцип работы любого гидравлического механизма? Почему человек может с легкостью поднять автомобиль, весящий больше тонны, чтобы поменять колесо?

Математически закон Паскаля имеет такой вид:

Давление P зависит прямо пропорционально от приложенной силы F. Это понятно – чем сильнее давить, тем больше давление. И обратно пропорционально от площади прилагаемой силы.

Любая гидравлическая машина представляет собой сообщающиеся сосуды с поршнями. Принципиальная схема и устройство гидравлического пресса показаны на фото.

Представьте, что мы надавили на поршень в большем сосуде. По закону Паскаля в жидкости сосуда начало распространятся давление, а по закону о сообщающихся сосудах, чтобы скомпенсировать это давление, в малом сосуде поршень поднялся. Причем, если в большом сосуде поршень сдвинулся на одно расстояние, то в малом сосуде это расстояние будет в несколько раз больше.

Проводя опыт, или математический расчет, несложно заметить закономерность: расстояние, на которые сдвигаются поршни в сосудах разного диаметра, зависят от соотношения меньшей площади поршня к большой. Тоже произойдет, если наоборот, силу прикладывать к меньшему поршню.

Читайте также: