Kas ir Paskāla likums?

Princips tika nosaukts franču matemātiķa un filozofa Blēza Paskāla vārdā, kurš to atklāja 1600. gados. Tas attiecas uz statiskām situācijām, nevis uz dinamiskiem apstākļiem, kur citi faktori var ietekmēt spiediena vērtības. Piemēram, tas neattiecas uz šķidrumiem, kas ir kustībā vai ir pakļauti mainīgām temperatūrām.

Demonstrācijas

Ir dažādi Paskāla likuma eksperimenti, kurus var izmantot, lai parādītu efektu. Pats Paskāls parādīja, ka tas darbojas, piepildot mucu ar ūdeni un ievietojot augšpusē garu cauruli. Kad viņš ielēja ūdeni caurules augšpusē, muca pārsprāga. Ūdens svars caurulē izraisīja spiediena palielināšanos mucas iekšpusē, kas spiedās pret sāniem, līdz tie padevās.

Iespējams, visvienkāršākais veids, kā mājās demonstrēt likumu, ir vienkārši izspiest balonu. Šajā piemērā tvertnes elastīgās sienas parāda, kā spiediena pieaugums, ko izraisa saspiešana, tiek izkliedēts visā balonā. Balons vienmērīgi izspiedīsies visos virzienos, ne tikai tajā pusē, kas ir pretī saspiestajai pusei.

Citā izplatītā demonstrācijā pudele tiek piepildīta ar ūdeni līdz augšai, un tajā tiek iemesta sērkociņu galviņas, lai tās peldētu. Piepūsta balona kakls tiek izstiepts virs pudeles un pēc tam viegli saspiests. Tagad sērkociņu galviņas iegrimst ūdenī. Tas ir tāpēc, ka spiediena palielināšanās balona saspiešanas dēļ tiek pārnesta uz leju ūdenī, daļu no tā iespiežot porainajās sērkociņu galviņās un liekot tām nogrimt papildu svara dēļ. Kad spiediens uz balonu tiek noņemts, ūdens spiediens samazinās, gaisa spiediens sērkociņu galviņās izspiež ūdeni, un tie atkal peld.

Aplikācijas

Varbūt vispazīstamākais Paskāla likuma pielietojums ir hidrauliskā prese, ierīce, kas pārvērš nelielu spēku lielākā. Tas parasti sastāv no divām savienotām kamerām, katrā no kurām ir virzulis — kustīga barjera, ko var nospiest uz leju vai vilkt uz augšu, neļaujot šķidrumam izplūst, un satur šķidrumu, ko nevar saspiest. Viena kameras un virzuļa kombinācija ir lielāka par otru: šī ir “izeja”. Ideja ir tāda, ka neliels spēks, kas tiek pielikts mazākam jeb “ieejas” virzulim, radīs lielāku izejas spēku. Nospiežot ieeju, spiediens palielinās, un šis pieaugums būs tāds pats pret lielāko izejas virzuli.

Izejas spēka aprēķināšana

Izejas spēku aprēķina, dalot izejas virzuļa laukumu ar ieejas virzuļa laukumu, pēc tam rezultātu reizinot ar ieejas spēku. Ja izejas virzulim ir desmit reizes lielāks par ievades laukumu, izejas spēks būs desmit reizes lielāks par ieejas spēku. Piemēram, ja ievades spēks ir 5 vienības, ievades laukums ir 2 vienības un izvades laukums ir 20 vienības, izvades spēks būs 50 vienības. Tādā veidā smagus priekšmetus var pacelt bez nepieciešamības pielikt lielu spēku.

Tas nenozīmē, ka no nekurienes parādās papildu enerģija. Izejas virzuļa pacelšanas apjoms būs mazāks par ieejas virzuļa nospiešanas apjomu, kas izlīdzina situāciju. Iepriekš minētajā piemērā, ja ievades virzulis tiek nospiests uz leju par 10 vienībām, izejas virzulis tiks pacelts par 1 vienību. Princips ir līdzīgs sviras izmantošanai, lai paceltu akmeni. Daudzu veidu hidrauliskie mehānismi, piemēram, gaisa kuģu un dažu transportlīdzekļu bremžu sistēmas, balstās uz Paskāla likumu.