Закон Паскаля для рідин і газів

Природа тиску рідини, газу та твердого тіла відрізняється. Хоча у тисків рідини і газу різна природа, у їх тисків є один однаковий ефект, який відрізняє їх від твердих тіл. Цей ефект, а точніше фізичне явище, описує закон Паскаля.

Закон Паскаля стверджує що, вироблене зовнішніми силами тиск в якесь місце рідини чи газу, передається по рідини або газу без зміни в будь-яку точку. Цей закон був відкритий Блез Паскаль в XVII столітті.

Закон Паскаля означає, що якщо, наприклад, натиснути на газ з силою в 10 Н, і площа цього тиску буде 10 см2 (т. Е. (0,1 * 0,1) м2 = 0,01 м2), то тиск в місці прикладання сили збільшиться на p = F / S = 10 Н / 0,01 м2 = 1000 Па, і на цю величину збільшиться тиск у всіх місцях газу. Тобто тиск передасться без змін в будь-яку точку газу.

Те ж саме характерно для рідин. А ось для твердих тіл – ні. Це пов’язано з тим, що молекули рідини і газу рухливі, а у твердих тілах, хоча і можуть коливатися, але залишаються на своєму місці. У газах і рідинах молекули переміщаються з області з більш високим тиском в область з більш низьким, таким чином тиск у всьому обсязі швидко вирівнюється.

Закон Паскаля підтверджується досвідом. Якщо в гумовому кульці, наповненому водою, проколоти дуже маленькі дірочки, то вода буде крізь них капати. Якщо тепер натиснути в якесь одне місце кульки, то з усіх дірок, незалежно від того, як далеко вони знаходяться від місця прикладання сили, вода поллється приблизно однаковими за силою цівками. Це говорить про те, що тиск поширилося по всьому об’єму.

Закон Паскаля знаходить практичне застосування. Якщо на невелику площу поверхні рідини подіяти певною силою, то збільшення тиску станеться по всьому об’єму рідини. Цей тиск може зробити роботу з переміщення більшої площі поверхні.

Наприклад, якщо на площу S1 подіяти силою F1, то у всьому обсязі створиться додатковий тиск p:

p = F1 / S1

Це тиск чинить силу F2 на площу S2:

F2 = pS2

Звідси видно, що чим більше площа, тим більше сила. Тобто, якщо ми виробили невелику силу на маленьку площу, то вона перетворюється у велику силу на більшій площі. Якщо у формулі замінити тиск (p) на первісну силу і площу, то вийде така формула:

F2 = (F1 / S1) * S2 = (F1 * S2) / S1

Перенесемо F1 в ліву частину:

F2 / F1 = S2 / S1

Звідси випливає, що F2 в стільки разів більше F1, у скільки S2 більше S1.

На основі такого виграшу в силі створюються гідравлічні преси. У них до вузького поршню прикладається невелика сила. В результаті в широкому поршні виникає велика сила, здатна підняти важкий вантаж або тиснути на пресовані тіла.

Посилання на основну публікацію