El famós filòsof, matemàtic i físic francès del segle XVII Blaise Pascal va fer una important contribució al desenvolupament de la ciència moderna. Un dels seus principals èxits va ser la formulació de l'anomenada llei de Pascal, que s'associa amb la propietat de les substàncies fluides i la pressió creada per aquestes. Fem una ullada més de prop a aquesta llei.
Bruta biografia del científic
Blaise Pascal va néixer el 19 de juny de 1623 a Clermont-Ferrand, França. El seu pare era vicepresident de recaptació d'impostos i matemàtic, i la seva mare pertanyia a la classe burgesa. Des de jove, Pascal va començar a mostrar interès per les matemàtiques, la física, la literatura, les llengües i els ensenyaments religiosos. Va inventar una calculadora mecànica que podia fer sumes i restes. Va dedicar molt de temps a estudiar les propietats físiques dels cossos fluids, així com a desenvolupar els conceptes de pressió i buit. Un dels descobriments importants del científic va ser el principi que porta el seu nom: la llei de Pascal. Blaise Pascal va morir el 1662 a París a causa d'una paràlisi de les cames, una mal altia queque el va acompanyar des de 1646.
Concepte de pressió
Abans de considerar la llei de Pascal, tractem una magnitud física com la pressió. És una magnitud física escalar que denota la força que actua sobre una superfície determinada. Quan una força F comença a actuar sobre una superfície d'àrea A perpendicular a aquesta, aleshores la pressió P es calcula mitjançant la fórmula següent: P=F / A. La pressió es mesura al Sistema Internacional d'Unitats SI en pascals (1 Pa=1 N/m2), és a dir, en honor a Blaise Pascal, que va dedicar moltes de les seves obres a el tema de la pressió.
Si la força F actua sobre una superfície determinada A no perpendicularment, sinó amb algun angle α respecte a ella, aleshores l'expressió de la pressió prendrà la forma: P=Fsin(α)/A, en aquest cas Fsin(α) és la component perpendicular de la força F a la superfície A.
Llei de Pascal
En física, aquesta llei es pot formular de la següent manera:
La pressió aplicada a una substància fluida pràcticament incompressible, que es troba en equilibri en un recipient amb parets indeformables, es transmet en totes direccions amb la mateixa intensitat.
Podeu verificar la correcció d'aquesta llei de la següent manera: heu d'agafar una esfera buida, fer-hi forats en diversos llocs, proveir aquesta esfera amb un pistó i omplir-la d'aigua. Ara, aplicant pressió sobre l'aigua amb el pistó, podeu veure com surt de tots els forats a la mateixa velocitat, el que significa que la pressió de l'aigua a l'àrea del forat de la platja és la mateixa.
Líquids i gasos
La llei de Pascal està formulada per a substàncies fluides. Els líquids i els gasos entren sota aquest concepte. Tanmateix, a diferència dels gasos, les molècules que formen un líquid es troben a prop les unes de les altres, cosa que fa que els líquids tinguin propietats com ara la incompressibilitat.
A causa de la propietat d'incompressibilitat d'un líquid, quan es crea una pressió finita en un determinat volum d'aquest, es transmet en totes direccions sense pèrdua d'intensitat. Això és exactament del que tracta el principi de Pascal, que es formula no només per a fluids, sinó també per a substàncies incompressibles.
Tenint en compte la qüestió de "la pressió del gas i la llei de Pascal", en aquest sentit, cal dir que els gasos, a diferència dels líquids, es comprimeixen fàcilment sense retenir volum. Això porta al fet que quan s'aplica una pressió externa a un determinat volum de gas, també es transmet en totes direccions i direccions, però al mateix temps perd intensitat, i la seva pèrdua serà com més forta, menor densitat. del gas.
Per tant, el principi de Pascal només és vàlid per a mitjans líquids.
Principi de Pascal i màquina hidràulica
El principi de Pascal s'utilitza en diversos dispositius hidràulics. Per utilitzar la llei de Pascal en aquests dispositius, és vàlida la fórmula següent: P=P0+ρgh, aquí P és la pressió que actua en el líquid a la profunditat h, ρ - és la densitat del líquid, P0 és la pressió aplicada a la superfície del líquid, g (9, 81m/s2) - acceleració de caiguda lliure prop de la superfície del nostre planeta.
El principi de funcionament d'una màquina hidràulica és el següent: dos cilindres que tenen diferents diàmetres estan connectats entre si. Aquest complex recipient s'omple amb algun líquid, com ara oli o aigua. Cada cilindre està dotat d'un pistó perquè no quedi aire entre el cilindre i la superfície del líquid del recipient.
Suposem que una certa força F1 actua sobre un pistó en un cilindre de secció més petita, aleshores crea pressió P1 =F 1/A1. Segons la llei de Pascal, la pressió P1 es transferirà instantàniament a tots els punts de l'espai dins del líquid d'acord amb la fórmula anterior. Com a resultat, la pressió P1 amb la força F2=P1 A 2=F1A2/A1. La força F2 estarà dirigida oposada a la força F1, és a dir, tendirà a empènyer el pistó cap amunt, mentre que serà més gran que la força F1 exactament tantes vegades com difereix l'àrea de la secció transversal dels cilindres de la màquina.
Així, la llei de Pascal permet aixecar grans càrregues amb petites forces d'equilibri, que és una mena de palanca d'Arquimedes.
Altres aplicacions del principi de Pascal
La llei considerada s'utilitza no només en màquines hidràuliques, sinó que trobaaplicació més àmplia. A continuació es mostren exemples de sistemes i dispositius el funcionament dels quals seria impossible si la llei de Pascal no fos vàlida:
- En els sistemes de frens dels cotxes i en el conegut sistema antibloqueig ABS, que evita que les rodes del cotxe es bloquegin durant la frenada, cosa que ajuda a evitar el patinatge i lliscament del vehicle. A més, el sistema ABS permet al conductor mantenir el control del vehicle quan aquest fa una frenada d'emergència.
- En qualsevol tipus de refrigeradors i sistemes de refrigeració on la substància de treball sigui una substància líquida (freó).
