Для вирішення завдань з гідравліки використовуються різні правила. Так, щоб розрахувати тиск рідин і газів, застосовується закон Паскаля. Він сформульований однойменним фізиком. У ньому йдеться не про вплив на різні точки, а про збурення в результаті нього. Так що постулат вважається справедливим і для речовини, що знаходиться в полі сили тяжіння.
Формула і застосування
Правило говорить, що передача здавлювання відбувається однаково у всіх напрямках. Його описує такий вираз:
p = F/S.
де:
- p – потужність, з якою тиснуть;
- F – прикладаються зусилля;
- S – площа судини або поверхні.
З рівняння видно, що чим більше p, одержувана реагентом при тому ж обсязі ємності, в якій він знаходиться, тим сильніше система впливає на стінки колби. На основі цього постулату працюють гідравлічні пристрої: преси, гальмівні системи.
Такий же принцип роботи мультипливаторів. З їх допомогою значно збільшується давить зусилля, якщо насосом або акумулятором не забезпечується повноцінна подача робочої рідини.
До складу циліндра входять пустотілі рухливі і нерухомі плунжери. На них виявляється вплив з силою F= pw. Конструкція підіймається вгору, своєю чергою, здавлюючи знаходиться в ній речовина. Воно надходить туди, де p значно більше.
Особливості для різних компонентів
Перебуваючи в закритій посудині, молекули вдаряються об його стінки. Оскільки подібні частинки є рухомими, то з місця з більш високим тиском вони переміщаються в ділянки з низьким. Іншими словами, за короткий час воно стає рівномірним.
Найпростіше зрозуміти правило Паскаля на прикладі досвіду: якщо взяти повітряну кулю, наповнити його водою і виконати тонкою голкою кілька отворів, волога витече з них. Коли експериментатор стиснув предмет, він може помітити, що початковий натиск різко збільшиться.
Для розрахунку використовується формула:
p = p/S = gqSh/S = gqh.
Умовні позначення:
- Прискорення вільного падіння – G.
- Щільність рідини – q (вимірюється в кубічних метрах).
- Глибина – H.
У водному середовищі на подібний показник впливають тільки 2 останніх параметри. Тобто в морі p буде набагато більше при глибокому зануренні.
Ще один поширений експеримент – з сирим і вареним яйцем. Якщо спочатку проткнути перше, а потім зробити аналогічну дію з другим, результат буде різним — проходження цвяха наскрізь і розліт вщент відповідно.
Сполучені посудини
У розглянутого терміна наступне визначення: кілька ємностей, з’єднаних один з одним у дна. Яскраві приклади – гідравлічна машина і рідинний манометр. Відносять до цього класу і простий чайник, який є в будинку у кожної людини.
Коли скляні трубки, з’єднуються гумовою, і в них наливається трохи рідини, можна помітити, що вона поступово перетікає. Однак рівні залишаться однаковими. При піднятті однієї з мензурок або її нахилі вони так і будуть лежати в одній площині.
До формулювання необхідно додати уточнення: положення збережеться, якщо тиск однаково. Судити про значення даного показника можливо тільки за рівневою різниці.
Пояснити це можна так: речовина не переміщається, значить, воно тисне з постійною силою на поверхню. А також у нього однакова щільність (q) через однорідності.
При рівних зусиллях, чим більше q, тим менше висота (h) стовпа. Якщо у реагентів цей показник різний, то h буде менше у того, який розташований вище.
Обчислення потужності виштовхування
Якщо опустити в ємність кульку, підвішений до пружини динамометра, його показання зменшиться. Аналогічний результат вийде, якщо подіяти на конструкцію знизу вгору рукою. На предмет впливає не тільки сила (F) пружності, але і спрямована вгору.
По-іншому вона називається виштовхує. Виникнення вважається можливим за рахунок різниці зусиль, що прикладаються на нижню поверхню, тому що цей параметр залежить від того, наскільки висока мензурка.
F, що діє на верхівку, спрямована вниз, а протилежна їй — вгору. Така величина залежить від щільності (q) і обсягу (V), і обчислюється наступним чином: qgV. Саме так формулюється правило Архімеда, теж використовується для розрахунку тиску.
Закон Паскаля, формула якого p = F/S, діє для багатьох механізмів, наприклад, мультиприваторів і сполучених посудин. За допомогою його і Архімедової теореми розраховується тиск.
