تطبيقات مبدأ باسكال

ينص

مبدأ باسكال

على أنه عندما يكون هناك زيادة في الضغط في أي نقطة في سائل محصور ، فهناك زيادة متساوية في كل نقطة أخرى في الحاوية ، تُستخدم الأنظمة الهيدروليكية لتشغيل فرامل السيارات والرافعات الهيدروليكية والعديد من الأنظمة الميكانيكية الأخرى ، المصعد الهيدروليكي متعدد الاستخدامات في فائدته ، لديها جهاز هيدروليكي يستخدم لرفع الأشياء الثقيلة ، في حالة المصاعد الهيدروليكية ، تخلق القوة المطبقة “رفع” و “عمل”.

الرفع الهيدروليكي

أحد تطبيقات قانون باسكال ، ويعتمد على مبدأ انتقال الضغط المتساوي في جميع أنحاء السائل ، أسطوانة ضيقة (أ) متصلة بأسطوانة أوسع (ب) مزودة بمكابس محكمة الإغلاق مملوءة بسائل غير قابل للضغط ، يساعد التمثيل الرياضي لقانون باسكال في تحديد الضغط الذي يمكن أن يمارس على السائل في المكبس وذلك لخلق قوة كافية لرفع وتحريك الجسم ، عندما ينتقل الضغط من المكبس A إلى المكبس B ، يرفع المكبس B الجسم الثقيل مثل الآلات الكبيرة والمركبات ، تكنولوجيا الرفع الهيدروليكي لها تطبيقات واسعة في الصناعة والبناء وقطاع النقل .

جاك هيدروليكي

الرافعات الهيدروليكية ، التي تندرج تحت فئة الحاوية المغلقة ، تتبع مبدأ قانون باسكال ، يتم استخدامها لرفع الأجسام الثقيلة ، تطبيق الرافعة الهيدروليكية لقانون باسكال ، يتكون الرافعة الهيدروليكية من أسطوانتين ، أكبر وأخرى أصغر ؛ وترتبط هاتان الاسطوانتان. عندما يتم ضغط المقبض لأسفل ، يُغلق الصمام ويدفع المكبس الصغير السائل عبر صمام آخر إلى أسطوانة أكبر ، مما ينتج عنه بعد ذلك قوة كبيرة تنتقل إلى الحمل ، لذلك ، يمكننا القول أنه عند تطبيق القوة ، يتم الضغط على حجم الأسطوانة وسطحها.

يتم تحريك المقبض لأعلى ولأسفل بشكل متكرر حتى يتم رفع الحمل بشكل كافٍ بواسطة الخزان العازل لتدفق السائل الهيدروليكي إلى الأسطوانة الصغيرة ، تعتبر الرافعات الهيدروليكية مفيدة للغاية في صناعة السيارات وغالبًا ما تستخدم لرفع السيارات فوق مستوى الأرض للإصلاح والصيانة.

الفرامل الهيدروليكية

أحد الأمثلة الأكثر شيوعًا لـ

قاعدة باسكال

هو نظام الكبح الهيدروليكي الموجود في السيارات ، في كل مرة ترى فيها سيارة تتوقف ، يدخل مبدأ قانون باسكال حيز التنفيذ ، تطبيق الفرامل الهيدروليكية لقانون باسكال :

يشكل نظام الكبح في السيارات عددًا من المكونات ، عندما يتم تطبيق القوة على دواسة الفرامل ، فهناك حركة للمكبس والقضيب في الأسطوانة الرئيسية ، يتم استخدام سائل يعرف باسم الفرامل أو السائل الهيدروليكي ، الموجود في الحاوية ، لنقل الضغط من دواسة الفرامل إلى عجلات السيارة مقابل أقراص الفرامل أو براميل الفرامل ، تؤدي قوة الاحتكاك بين مكونات القوة هذه إلى توقف السيارة ، تستخدم الفرامل الهيدروليكية في السيارات والدراجات النارية والشاحنات.

المضخات الهيدروليكية

تستخدم المضخات الهيدروليكية على نطاق واسع في صناعة السيارات ، تعمل المضخات الهيدروليكية ، التي تحول الطاقة الميكانيكية إلى طاقة هيدروليكية ، على تسهيل حركة السوائل ، وهنا مرة أخرى ، يلعب قانون باسكال دوره ، مضخة هيدروليكية تطبيق قانون باسكال :

تساعد المضخات الهيدروليكية في تصريف السوائل ، مزودة بأسطوانة صغيرة متصلة بأسطوانة كبيرة وكلتا الأسطوانتين مملوءتين بالزيت ،يمارس الهواء المضغوط الذي يتم إدخاله إلى الأسطوانة الصغيرة ضغطًا على سطح الزيت ، ينتقل هذا الضغط بواسطة الزيت إلى الأسطوانة الكبيرة حيث يعمل الضغط على مكبس كبير لإنتاج قوة كبيرة بما يكفي لرفع السيارة.

النظام الهيدروليكي للطائرات

لا يساعد نظام الطاقة الهيدروليكية في إبطاء الطائرات على المدارج فحسب ، بل يساعد أيضًا في إدارة اللوحات ، ومعدات الهبوط ، وأسطح التحكم في الطيران ، النظام الهيدروليكي للطائرات تطبيق قانون باسكال :

يتكون النظام الهيدروليكي للطائرة من ثلاثة مكونات ميكانيكية حاسمة وسائل هيدروليكية ، حتى كمية صغيرة من السائل الهيدروليكي تساعد في نقل كمية كبيرة من القوة ، السائل الهيدروليكي الملامس للأسطوانات أو المكابس عند ضغط مختلف ، يمكن ضخ الزيت الذي يكون عند ضغط أعلى نسبيًا إلى جانبي رأس المكبس ، يساعد الصمام المحدد في التحكم في اتجاه السائل. [1]

مسائل محلولة على قاعدة باسكال

إذا كانت مساحة A1 = 0.001 m2 ومساحة A2 = 0.1 m2 ، فإن قوة الإدخال الخارجية F1 = 100 N ، إذن قوة الخرج الخارجية F2 ؟

مساحة A1 = 0.001 م 2
مساحة A2 = 0.1 متر مربع
قوة الإدخال الخارجية F1 = 100 نيوتن
مطلوب: قوة الإخراج الخارجية (F2)

المحلول :

P1 = P2
F1 / A1 = F2 / A2
100 نيوتن / 0.001 م 2 = F2 / 0.1 م 2
100 نيوتن / 0.001 = F2 / 0.1
100،000 N = F2 / 0.1
F2 = (0.1) (100،000 نيوتن)
F2 = 10000 نيوتن

وزن السيارة = 16000 نيوتن ، ما هي قوة الإدخال الخارجية F ؟

وزن السيارة (ث) = 16000 نيوتن

مساحة B (AB) = 4000 سم 2 = 4000/10000 م 2 = 4/10 م 2 = 0.4 م 2

مساحة A (AA) = 50 سم 2 = 50/10000 م 2 = 0.005 م 2

مطلوب: Force F.

المحلول

:

F / AA = w / AB
F / 0.005 م 2 = 16000 نيوتن / 0.4 م 2
F / 0.005 = 16000 نيوتن / 0.4
F / 0.005 = 40000 شمال
إ = (40000 ن) (0.005)
F = 200 نيوتن

4.مساحة أ 60 سم 2 ومساحة ب 4200 سم 2 ، أوجد قوة الإدخال الخارجية لـ F.

مساحة أ (AA) = 60 سم 2
مساحة B (AB) = 4200 سم 2
الوزن ث (ث) = 3500 نيوتن

مطلوب: F1

تم حساب قوة F باستخدام معادلة مبدأ باسكال:

F1 / A1 = F2 / A2

F1 / 60 سم 2 = 3500 نيوتن / 4200 سم 2

F1 / 60 = 35 نيوتن / 42

F1 = (60) (35) / 42

F1 = 2100/42

F1 = 50 نيوتن

المصعد الهيدروليكي له مقطع عرضي كبير ومقطع عرضي صغير، مساحة المقطع العرضي الكبيرة هي 20 ضعف مساحة المقطع العرضي الصغيرة. إذا تم إعطاء قوة إدخال مقدارها 25 نيوتن على المقطع العرضي الصغير ، فحدد قوة الخرج.

مساحة المقطع العرضي الصغيرة (A1) = أ

مساحة المقطع العرضي الكبيرة (A2) = 20A

قوة الإدخال F1 = 25 نيوتن

مطلوب: قوة الإخراج (F2) [2]

شرح مبدأ باسكال

يتم توزيع الضغط الساكن الخارجي المطبق على سائل محصور أو ينتقل بالتساوي في جميع أنحاء السائل في جميع الاتجاهات”.

يعمل الضغط الساكن بزوايا قائمة على أي سطح ملامس للسائل. وجد باسكال أيضًا أن الضغط عند نقطة ما لسائل ثابت سيكون هو نفسه عبر جميع المستويات التي تمر عبر تلك النقطة في ذلك السائل. يُعرف قانون باسكال أيضًا بمبدأ باسكال أو مبدأ انتقال ضغط السوائل ، في عام 1653 ، تم وضع قانون باسكال من قبل عالم الرياضيات الفرنسي بليز باسكال ، ينتقل التغيير في الضغط المطبق على سائل مغلق إلى جميع أجزاء السائل وإلى جدران الحاوية الخاصة به.

مبدأ باسكال ، وهو حقيقة مثبتة تجريبياً ، هو ما يجعل الضغط مهمًا جدًا في السوائل. نظرًا لأن التغيير في الضغط ينتقل غير منقوص في سائل مغلق ، فغالبًا ما نعرف المزيد عن الضغط أكثر من الكميات الفيزيائية الأخرى في السوائل ، علاوة على ذلك ، يشير مبدأ باسكال إلى أن الضغط الكلي في السائل هو مجموع الضغوط من مصادر مختلف ، هذه الحقيقة – التي تضيفها الضغوط – مفيدة للغاية. [3]

صيغة قانون باسكال

F = PA

F هي القوة المطبقة
P هو الضغط المنقول
أ هي منطقة المقطع العرضي

مثال على قانون باسكال

ينتقل ضغط مقداره 2000 باسكال عبر عمود سائل بسبب القوة التي يتم تطبيقها على المكبس. إذا كانت مساحة المكبس 0.1 م 2 ، فما هي القوة المؤثرة؟

يمكن حساب ذلك باستخدام صيغة قانون باسكال.

F = PA

هنا،

P = 2000 باسكال = ن / م 2

أ = 0.1 متر مربع

باستبدال القيم ، نصل إلى F = 200 N [4]