Ещё один фундаментальный закон физики, который изучается в школе и обязателен для усвоения всеми нами - это закон Паскаля.
Закон Паскаля не особенно сложен для восприятия и если сопоставить его с теми же законами Ньютона или законом Ома, то разобраться в нем проще. Но всё равно мы рассмотрим его детально и осмыслим :)! Ведь сталкиваемся мы с работой этого закона повсеместно, хотя, конечно же, совершенно не задумываемся об этом.
Где мы можем встретить закон Паскаля?
Наверняка многие ездят на автобусах или личных автомобилях, а там используются гидравлические тормозные системы. Без этих систем не получится выполнить эффективное торможение.
Ведь классические механические тормоза не всегда способны справиться с большими нагрузками. Если удержать автомобиль, массой 2 т ещё можно с помощью простой педальки с механической тягой, то остановить грузовик массой 30 т будет совсем не просто!
Получается, гидравлическая тормозная система способна увеличить силу, приложенную к тормозному диску?
Да, именно так! Это, как раз -таки, и есть работа закона Паскаля.
Аналогичный физический эффект используется во всех гидравлических усилителях. Это могут быть гидроножницы, гидравлический пресс и многие другие варианты применения в машинах и механизмах. Главное преимущество - возможность увеличить силу на выходе. Как же это происходит? Причем тут вообще закон Паскаля? А давайте вспомним, как он звучит.
Формулировка закона Паскаля
Давление на жидкость или газ, передается в любую точку без изменений во всех направлениях.
Так закон Паскаля записан в учебнике. Вроде бы всё и понятно. А вроде бы и опять какая-то каша. Но самая большая проблема в осмыслении появляется когда мы видим вот такую формулу.
Это запись закона Паскаля. Но тут совсем ничего не понятно :)...
Для начала, нужно понимать, что такое давление.
Давление - это некоторая физическая величина, которая описывается, как отношение силы к площади, на которую она воздействует.
Представить это довольно легко.
Понятно, что некоторую силу можно оказывать на некоторое тело. Для этого тело должно воздействовать на другое тело. Очевидно, что если сила оказывает воздействие широкой точкой приложения, то оказываемое давление будет меньше.
Представьте, что идёте по снегу на снегоступах или на кониках. Коньки проваливаются в глубокий снег, а снегоступы нет. Почему?
Площадь снегоступа больше, чем площадь лезвия конька.
Значит, снегоступ оказывает меньшее давление, а толща снега способна такое давление выдержать, что уже нельзя сказать про давление, оказываемое на снег коньками. Или, сила в случае снегоступа распределена по всему снегоступу, а в случае конька- по всему коньку.
Очевидно, что это разные величины. Также очевидно, что чем больше площадь, тем слабее воздействие. Вот эту характеристику и назвали давлением. В жидкости или газе ситуация аналогичная. Те же самые механические воздействия.
Теперь вернемся к формулировке закона Паскаля. Там есть фраза "передается в любую точку без изменений во всех направлениях."
Именно это есть ключ к пониманию закона Паскаля. Именно это явление в результате многочисленных опытов и обнаружил ученый.
Самая простая демонстрация явления - шар Паскаля.
Это устройство было изготовлено специально для демонстрации равномерного распределения давления внутри жидкости или газа без изменений.
Надавливаешь на ручку и струи жидкости вырываются из каждого отверстия с одинаковой силой вне зависимости от расположения отверстия на шарике. Это может означать только одно. Что точка приложения тут роли не играет, а после оказания воздействия усилие это одинаково расходится во все отверстия.
Но если это так, то и в подобной системе обозначенный принцип будет выполняться
Это, кстати говоря, принципиальная схема простого гидравлического пресса.
Если записать, что давление одинаково, то получится нечто типа p1=p2=const
Само p, или давление, как мы помним равно F/S. Т.е. сила, приложенная к жидкости, разделить на площадь её приложения. А внутри у нас давление одинаково. Ведь Паскаль так сказал и доказал :)
Вот и выходит, что p1=p2 и F1/S1 = F2/S2. Нашли то самое неясное выражение, которое всех ставит в тупик. Оно следует из равенства давлений.
Применение закона Паскаля
Ну вот и получили мы некоторый гидравлический рычаг, который может дать выигрыш в силе. Эта схема используется во всех гидравлических системах для усиления нажатия. Хитрая организация гидравлических каналов тут роли не играет. Зато играет роль, что давление во все стороны одинаково распространяется.
Не забываем подписываться на канал и ставить нравится!
