Tonel of Pascal, ako to funguje a experimenty

On Tonel Pascal Bol to experiment, ktorý uskutočnil francúzsky vedec Blaise Pascal v roku 1646, aby definitívne preukázal, že tlak tekutiny sa šíri rovnakým spôsobom, bez ohľadu na formu kontajnera.

Experiment spočíva v vyplňovaní hlavne tenkou a veľmi vysokou trubicou, dokonale upravenou k plniacim ústam. Keď kvapalina dosiahne približnú výšku 10 metrov (výška ekvivalentná 7 stohovaným sudom).

Pascalova ilustrácia hlavne. Zdroj: Wikimedia Commons.

Kľúčom k fenoménu je porozumieť koncepcii tlaku. Tlak P ktorý vyvíja tekutinu na povrchu, je celková sila F na tomto povrchu rozdeleného medzi oblasť Do z uvedeného povrchu:

P = f/a

[TOC]

Ako fungujú Pascalove sudy?

Aby sme pochopili fyzikálne princípy Pascalovho experimentu, vypočítajme tlak na spodnej časti suda vína, ktorý bude naplnený vodou. Pre väčšiu jednoduchosť výpočtov to prevezmeme valcovitým spôsobom s nasledujúcimi rozmermi: priemer 90 cm a vysoká 130 cm.

Ako už bolo povedané, tlak P Na pozadí je celková sila F v pozadí rozdelené medzi oblasť Do Odspodu:

P = f/a 

Oblasť Do Z pozadia sú časy PI (πы3,14) rádio R Z štvorca vyvýšené:

A = π⋅r^2

V prípade hlavne bude 6362 cm^2 ekvivalent 0,6362 m^2.

Sila F V spodnej časti hlavne bude to hmotnosť vody. Táto hmotnosť sa dá vypočítať vynásobením hustoty ρ vody v dôsledku objemu vody a zrýchlením gravitácie g.

Môže vám slúžiť: Adresa (fyzická)

F = ρ⋅a nejaký Hrn

V prípade tonge plnej vody, ktorú máme:

F = ρ⋅a nejaký Hlod = 1000 (kg/m^3) ⋅0,6362 m^2⋅1,30 m⋅10 (m/s^2) = 8271 n.

Sila bola vypočítaná v Newtonoch a je rovnocenná s 827 kg-f, čo je hodnota pomerne blízko tonu. Tlak na spodnej časti hlavne je:

P = f / a = 8271 n / 0,6362 m^2 = 13000 pa = 13 kPa.

Tlak bol vypočítaný v Pascal (PA), čo je tlaková jednotka v medzinárodnom systéme opatrení, ak. Tlaková atmosféra je ekvivalentná 101325 PA = 101,32 kPa.

Tlak na spodnej časti vertikálnej trubice

Zoberme si trubicu 1 cm vo vnútornom priemer. Trubica je umiestnená vertikálne s spodným koncom utesnenou kruhovým vekom a naplnená vodou na hornom konci.

Najprv vypočítame plochu spodnej časti trubice:

A = π⋅r^2 = 3,14 * (0,5 cm)^2 = 0,785 cm^2 = 0,0000785 m^2.

Hmotnosť vody obsiahnutej v trubici sa vypočíta podľa nasledujúceho vzorca:

F = ρ⋅a⋅h⋅g = 1000 (kg/m^3) ⋅ 0,0000785 m^2⋅1,30 m⋅10 (m/s^2) = 1,0 n.

To znamená, že hmotnosť vody je 0,1 kg-f, ktorá je iba 100 gramov.

Vypočítajme teraz tlak:

P = f / a = 1 n / 0,0000785 m^2 = 13000 pa = 13 kPa.

Neuveriteľný! Tlak je rovnaký ako vyvíjanie hlavne. Toto je hydrostatický paradox.

Experimenty

Tlak na spodnej časti výplňovej výplne Pascal Bar.

Môže vám slúžiť: Mechanical Power: Čo je, aplikácie, príklady

Obrázok 2. Blaise Pascal (1623-1662). Zdroj: Palace of Versailles [verejná doména].Tlak na dolnom konci trubice bude daný:

P = f/a = ρ⋅a⋅h⋅g/a = ρ⋅g⋅h = 1000*10*9 Pa = 90000 Pa = 90 kPa.

Všimnite si, že v predchádzajúcom výraze oblasť oblasť Do Bol zrušený, bez ohľadu na to, či ide o veľkú alebo malú oblasť ako v trubici. Inými slovami, tlak závisí od výšky povrchu vzhľadom na dno, bez ohľadu na priemer.

Pridajme k tomuto tlaku tlak samotného hlavne v spodnej časti:

P_{Utláčať sa} = 90 kPa + 13 kPa = 103 kPa.

Aby sme vedeli, koľko sily sa aplikuje na spodnej časti hlavne, vynásobíme celkový tlak v oblasti pozadia barel.

F_{Utláčať sa} = PUtláčať sa * A = 103000 PA * 0,6362 m^2 = 65529 N = 6553 kg-f.

To znamená, že spodná časť hlavne podporuje 6,5 ton hmotnosti.

Uviesť do praxe

Pascalov experiment s hlavňou je ľahko reprodukovateľný doma za predpokladu, že je vyrobený v menšom meradle. Z tohto.

Materiál

1- jednorazová nádoba z polystyrénu s vekom. Podľa španielskej krajiny sa polystyrén rôznymi spôsobmi: biely korok, jednoduchá, polyesppan, pena, anime a ďalšie názvy sa nazývajú polystyrén. Tieto plavidlá s vekom sa zvyčajne dosahujú na miestach predaja rýchleho občerstvenia.

2- plastová hadica, výhodne priehľadná 0,5 cm s priemerom alebo menším a medzi 1,5 až 1,8 m dlhou.

3- lepiaca páska na balenie.

Postup na vykonanie experimentu

- Vŕtanie polystyrénového skleneného krytu pomocou vŕtačky.

Môže vám slúžiť: Aký je magnetický moment?

- Prejdite hadicou cez otvor veka, takže malá časť hadice vo vnútri skla prechádza.

- Úhľadne utesnite stužkou zabalenú hadicový spojenie s vekom na oboch stranách veka. 

- Vložte veko k sklu a tiež utesnené vládnucou páskou.

- Položte pohár na podlahu a potom musíte natiahnuť a zdvihnúť hadicu. Môže byť užitočné vstať pomocou svahu, chodníka alebo rebríka.

- Naplňte pohár vodou cez hadicu. Môže vám pomôcť s malým lievikom umiestneným na špičke hadice, aby sa uľahčila náplň.

Keď je sklo naplnené a hladina vody sa začne zvyšovať hadicou, tlak sa zvyšuje. Prichádza čas, keď polystyrénové sklo nepodporuje tlak a výbuchy, rovnako ako to Pascal demonštroval svojím slávnym sudom.

Odkazy

1. Hydraulický. Zotavené z Encyclopædia Britannica: Britannica.com.
2. Hydrostatický tlak. Obnovený zo senzorov jeden: Sensorson.com
3. Hydrostatický tlak. Zdroj: Slovník z ropného poľa: Slovník.Ropné pole.Štrbina.com
4. Pascalov princíp a hydraulika. Národné letectvo a amminovanie vesmíru (NASA). Zdroj: GRC.hrniec.Vláda.
5. Serway, r., Jewett, J. (2008). Fyzika pre vedu a inžinierstvo. Zväzok 2. Mexiko. Redaktori učenia sa Cengage. 367-372.
6. Čo je hydrostatický tlak: tlak tekutiny a odber. Získané z centra matematických a vedeckých aktivít: Edinformatika.com
7. Manuálne ovládanie misky. Kapitola 01 Zásady tlaku.