فاطمه سادات:)
کاربر نگاه دانلود
قانون پاسکال (Pascal Law) یک قانون پایه ای در هیدرواستاتیک است که بیان می کند تغییر فشار در هر نقطه از سیال تراکم ناپذیر به همه نقاط و سطح مایع منتقل می شود. این فشار از رابـ ـطه زیر به دست می آید.
P=F/A
F: نیروی مغناطیسی N
A: سطح مقطع m²
P: فشار N/m²
اگر در نظر بگیریم که ظرف و محتویات درون آن تحت نیروی جاذبه هستند بنابراین در می یابیم که اختلاف فشار ناشی از اختلاف ارتفاع دو ستون ظرف حاوی سیال از این رابـ ـطه به دست می آید:
ρ: چگالی (kg/m³)
g: شتاب جاذبه (m/s²)
h1 و h2 : ارتفاع سیال نسبت به نقطه اندازه گیری (m)
در توضیح این فرمول باید گفت که میزان تغییر در دو ارتفاع بسته به وزن دو سیال دارد. به احترام شخصی که این رابـ ـطه را مطرح کرد در SI واحد دیگری به نام پاسکال تعریف شد.
1 Pa = 1 N/m2
کاربرد اصل پاسکال
یکی از کاربردهای مهم و تکنولوژیکی قانون پاسکال استفاده در سیستم های هیدرولیکی است که از یک سیال در محفظه بسته برای اعمال فشار استفاده می کنند. یک سیستم هیدرولیکی ساده در شکل زیر نشان داده شده.
شکل فوق یک سیستم ساده هیدرولیکی با دو سیلندر سیال را نشان می دهد که توسط پیستونی محصور شده اند و از یک مسیر هیدرولیکی به یکدیگر متصل اند. یک نیروی رو به پایین F1 در پیستون سمت چپ فشاری را به تمام سطح مایع منتقل می کند. نتیجه این که نیروی رو به بالای F2 در پیستون سمت راست تولید می شود که بزرگتر از F1 است زیرا که سطح بزرگتری دارد.
ارتباط نیروها در سیستم هیدرولیکی
ارتباط بین نیروها در سیستم هیدرولیکی به سادگی توسط قانون پاسکال بیان می شود. توجه کنید که دو پیستون در یک ارتفاع ثابتی قرار دارند این یعنی هیچ اختلاف فشاری در سیال به دلیل اختلاف ارتفاع وجود ندارد. حال نیروی F1 که بر سطح A1 وارد می شود فشاری معادل P1=F1/A1 وارد می کند. بر طبق اصل پاسکال این فشار به کل سیال منتقل می شود و فشار P2 را به وجود می آورد. P1=P2
این معادله برای نسبت نیرو به سطح در هر سیستم هیدرولیکی با ارتفاع پیستون یکسان صادق است. سیستم های هیدرولیکی می توانند اعمال فشار را با توجه به تقاضا افزایش یا کاهش دهند. برای فشار بیشتر نیاز به سطح بزرگتری می باشد.
به طور مثال در شکل بالا، سطح سمت راست پنج برابر سمت چپ است و اگر نیروی 100N با سمت چپ وارد شود در سمت راست500N نیرو به وجود می آید. سیستم های هیدرولیکی همانند اهرم عمل می کنند و مزیتشان این است که فشار از طریق خطوط جریان یک باره منتقل می شود.
اصل پاسکال در ترمز ماشین
سیستم هیدرولیکی ترمز اتومبیل در شکل زیر را در نظر بگیرید
ترمزهای هیدرولیکی با قانون پاسکال کار می کنند. راننده نیرویی معادل 100N به پدال وارد می کند. این نیرو در یک سیستم هیدرولیکی بزرگتر می شود. هر کدام از سیلندرها همان فشار را دریافت می کنند و نیروی F2 را می دهند. سطح مقطع سیلندر A1 و A2 دایره ای می باشد.
نیروی 100N به پدال وارد می شود و سیلندر اصلی (master cylinder) نیروی 500N را به وجود می آورد. این نیرو میان چهار چرخ خودرو از طریق سیلندر های چرخ منتقل می شود. قطر سیلندر اصلی 0.5 cm و سیلندر چرخ ها 2.5 cm می باشد. نیروی F2 را که هر سیلندر چرخ ایجاد می کند به این ترتیب حساب می کنیم.
