13.6: تطبيق قانون باسكال

توفر ملاحظات باسكال المثبتة تجريبيا - أن التغيير في الضغط المطبق على سائل مغلق ينتقل دون انقوال في جميع أنحاء السائل وجدران الحاوية - الأسس للمكونات الهيدروليكية ، وهو أحد أهم التطورات في التكنولوجيا الميكانيكية الحديثة.

تستخدم الأنظمة الهيدروليكية لتشغيل فرامل السيارات والرافعات الهيدروليكية والعديد من الأنظمة الميكانيكية الأخرى. يمكننا اشتقاق علاقة بين القوى في نظام هيدروليكي بسيط من خلال تطبيق مبدأ باسكال. يوجد في النظام مكبسين على نفس الارتفاع ، لذلك لا يوجد فرق في الضغط بسبب اختلاف في العمق. ينتقل الضغط الناتج عن القوة المؤثرة على المنطقة الأصغر دون منقوص في جميع أنحاء السائل وإلى جميع جدران الحاوية. وبالتالي ، فإن الضغط المحسوس عند المكبس الأكبر يساوي الضغط المنقول من المنطقة الأصغر. يعطي هذا معادلة تربط نسب القوة إلى المساحة في أي نظام هيدروليكي ، بشرط أن تكون المكابس على نفس الارتفاع الرأسي وأن يكون الاحتكاك في النظام ضئيلا. يمكن للأنظمة الهيدروليكية زيادة أو تقليل القوة المطبقة عليها. لجعل القوة أكبر ، يتم تطبيق الضغط على مساحة أكبر. على سبيل المثال ، إذا تم تطبيق قوة 100 نيوتن على الأسطوانة الأصغر ، وكانت مساحة الأسطوانة الأخرى أكبر بخمس مرات ، فإن قوة الخرج هي 500 نيوتن.

الرافعة الهيدروليكية هي مثل هذا النظام الهيدروليكي. يتم استخدامه لرفع الأحمال الثقيلة ، مثل تلك التي يستخدمها ميكانيكا السيارات لرفع السيارة. يمكن للقوة الصغيرة المطبقة على مساحة صغيرة أن توازن قوة أكبر بكثير على الجانب الآخر على مساحة أكبر. من مبدأ باسكال ، يمكن إثبات أن القوة اللازمة لرفع السيارة أقل من وزن السيارة.

هذا النص مقتبس من Openstax ، جامعة الفيزياء المجلد 1 ، القسم 14.3: Pascal'مبدأ > والهيدروليكا

الأنظمة الهيدروليكية مثل الرافعة الهيدروليكية على قانون باسكال.

يتكون من أنبوب على شكل حرف U به أعمدة ذات مساحة غير متساوية من المقطع العرضي. يتم تركيب المكبس A على العمود الأصغر ، بينما يتم تركيب المكبس B على العمود الأكبر.

يمتلئ الأنبوب بسائل بحيث يصل إلى نفس الارتفاع في كلا العمودين. عندما يتم تطبيق قوة على المكبس A ، فإنها تمارس ضغطا p₁ على السائل.

وفقا لقانون باسكال ، ينتقل هذا الضغط إلى المكبس B من خلال السائل الذي يتم بسببه دفع المكبس B إلى الخارج.

الضغط p₂ الذي يشعر به المكبس B يساوي p₁. الآن ، باستخدام العلاقة بين الضغط والقوة ، يتم الحصول على تعبير عن القوى في النظام الهيدروليكي بشرط أن يكون الاحتكاك في النظام ضئيلا. يمكن زيادة قوة الخرج في النظام الهيدروليكي عن طريق تطبيق قوة على مساحة أصغر.