Закон Паскаля — визначення і формула

Закон Паскаля про тиск був відкритий в XVII столітті французьким вченим Блез Паскаль, в честь якого і отримав свою назву. Формулювання цього закону, його значення та застосування в повсякденному житті докладно розглядається в цій статті.

Суть закону Паскаля

Закон Паскаля – тиск, який чиниться на рідину або газ, передається в кожну точку рідини або газу без змін. Тобто, передача тиску в усіх напрямках відбувається однаково.

Даний закон дійсний тільки для рідин і газів. Справа в тому, що молекули рідких і газоподібних речовин під тиском поводяться зовсім не так, як молекули твердих тіл. Їх рух відрізняється один від одного. Якщо молекули рідини і газу рухаються відносно вільно, то молекули твердих тіл такою свободою не володіють. Вони лише злегка коливаються, трохи відхиляючись від початкового положення. І завдяки відносно вільному пересуванню молекули газу і рідини чинять тиск у всіх напрямках.

Формула і основна величина закону Паскаля

Основною величиною в законі Паскаля є тиск. Воно вимірюється в паскалях (Па). Тиск (P) – відношення сили (F), яка діє на поверхню перпендикулярно, до її площі (S). Отже:

P = F / S.

Формулу закону Паскаля можна прочитати таким чином: Паскаль дорівнює силі в 1Н, яка діє на поверхню площею 1 кв. метр – 1Па = 1Н / кв.м

Особливості тиску газу і рідини

Перебуваючи в закритій посудині, найдрібніші частинки рідин і газів – молекули, вдаряються об стінки посудини. Так як ці частинки рухливі, то з місця з більш високим тиском вони здатні пересуватися в місце з низьким тиском, тобто протягом короткого часу воно стає рівномірним по всій поверхні займаного судини.

Для кращого розуміння закону можна провести досвід. Візьмемо повітряну кульку і наповнимо його водою. Потім тонкою голкою виконаємо кілька отворів. Результат не змусить себе чекати. З дірочок почне витікати вода, а якщо кулька стиснути (тобто чинити тиск), то натиск кожної струменя збільшитися в наскільки раз, незалежно від того, в якій саме точці чинився тиск.

Цей же експеримент можна провести з кулею Паскаля. Це кругла куля з наявними отворами з приєднаним до нього поршнем.

Визначення тиску рідини на дно посудини відбувається за формулою:

p = P / S = gpSh / s

або

p = gρh

де:

  • g – прискорення вільного падіння,
  • ρ – щільність рідини (кг / куб.м)
  • h – глибина (висота стовпа рідини)
  • p – тиск в паскалях.

Під водою тиск залежить тільки від глибини і щільності рідини. Тобто в морі або океані щільність буде більше при більшому зануренні.

Застосування закону на практиці

Багато закони фізики, в тому числі і закон Паскаля, застосовуються на практиці. Наприклад, звичайний водопровід не міг би функціонувати, якби в ньому не діяв цей закон. Адже молекули води в трубі рухаються хаотично і відносно вільно, а значить і тиск, який чиниться на стінки водопроводу скрізь однакове. Робота гідравлічного преса також заснована на законах руху і рівноваги рідин. Прес являє собою два з’єднаних між собою циліндра з поршнями. Простір під поршнями заповнюють маслом. Якщо на менший поршень площею S2, діє сила F2, то на більший поршень площею S1, діє сила F1.

Також можна провести експеримент з сирим і вареним яйцем. Якщо гострим предметом, наприклад, довгим цвяхом, проткнути спочатку одне, а потім інше, то результат буде різним. Круте яйце цвях пройде наскрізь, а сире розлетиться на друзки, так як для сирого яйця буде діяти закон Паскаля, а для крутого немає.

Закон Паскаля говорить, що тиск у всіх точках покоїться рідини однаково, тобто: F1 / S1 = F2 / S2, звідки F2 / F1 = S2 / S1.

Сила F2 в стільки ж разів більше сили F1, у скільки разів площа більшого поршня більше площі малого.

Що ми дізналися?

Основною величиною закону Паскаля, який вивчають в 7 класі, є тиск, який вимірюється в паскалях. На відміну від твердих тіл газоподібні та рідкі речовини тиснуть на стінки посудини, в якому вони знаходяться однаково. Причиною цього молекули, які рухаються вільно і хаотично в різних напрямках.

Посилання на основну публікацію