Принцип, по которому происходит передача давления жидкостями, устанавливается законом Паскаля. Практическое его применение разнообразно, но для этого необходимо понимать его суть.
В честь Блезе Паскаля, открывшего закон, назвали единицы давления: $1 : {Н}{м^2} = 1 : Па$.
Для иллюстрации закона используют так называемый опыт с шаром Паскаля. Для него достаточно обычного резинового шарика. Наполнив шарик водой, в нем в разных местах делают отверстия иглой. Струи воды будут выходить с равным напором. При этом, если начать сдавливать шарик, напор струй увеличится примерно на одинаковое значение.
Но теперь возьмем высокий сосуд, наполним его водой и проделаем отверстия на разных высотах. Легко заметить, что из отверстий, находящихся ближе ко дну, струя выходит быстрее. Казалось бы, это противоречит закону Паскаля. Не совсем так. На самом деле этот опыт указывает на то, что в законе Паскаля не учтено давление, создаваемое столбом жидкости. Если разделить жидкость на тонкие слои, то каждый из них будет давить на нижележащие. Простое проявление силы тяжести. Чем ниже отверстие, тем сильнее давление вышележащих слоев, а значит тем быстрее истекает жидкость.
Практическое применение
Самый наглядный пример – гидравлический пресс. Его нетрудно реализовать в бытовых условиях. Для этого нужны два сосуда с разной площадью горизонтального сечения, соединительная трубка и герметик. Из этого собирается давно знакомый прибор – сообщающиеся сосуды. Теперь если надавить на жидкость в меньшем сосуде, то создаваемое давление передастся в сосуд с большим объемом. Это можно записать с помощью формулы:
$F_1 = F_2 cdot frac {S_1}{S_2}$
Получаем выигрыш в силе. Причем, увеличительный коэффициент определяется только отношением площадей. Но, как и в любом механизме, выигрыш в силе приводит к потерям в перемещении.
Также закон Паскаля применяют в тормозных системах, водопроводах и других гидравлических механизмах.
Задачи
Решение
Запишем закон Паскаля и закон несжимаемости жидкости:
$frac {F_1}{S_1} = frac {F_2}{S_2}$
$V_1 = V_2$ или $S_1 cdot h_1 = S_2 cdot h_2$
С учетом последнего перепишем закон Паскаля и выразим силу $F_1$, прикладываемую к малому поршню:
$F_1 = frac {h_1}{h_2} cdot F_2 = frac {1000 cdot 1}{2} = 500 : Н$
Что мы узнали?
В ходе урока рассмотрели закон Паскаля о передачи давления жидкостями, привели примеры, его иллюстрирующие. Разобрались с практическим применением закона, а для закрепления материала решили задачу.
