Mwanafalsafa, mwanahisabati na mwanafizikia maarufu wa Ufaransa wa karne ya 17 Blaise Pascal alitoa mchango muhimu katika maendeleo ya sayansi ya kisasa. Moja ya mafanikio yake kuu ilikuwa uundaji wa sheria inayoitwa Pascal, ambayo inahusishwa na mali ya vitu vya maji na shinikizo linaloundwa nao. Hebu tuiangalie sheria hii kwa undani zaidi.
Wasifu fupi wa Mwanasayansi
Blaise Pascal alizaliwa tarehe 19 Juni 1623 huko Clermont-Ferrand, Ufaransa. Baba yake alikuwa makamu wa rais wa ukusanyaji wa kodi na mwanahisabati, na mama yake alikuwa wa tabaka la ubepari. Tangu utotoni, Pascal alianza kupendezwa na hisabati, fizikia, fasihi, lugha, na mafundisho ya kidini. Alivumbua kikokotoo cha mitambo ambacho kinaweza kuongeza na kutoa. Alitumia muda mwingi kusoma mali ya mwili ya miili ya maji, na pia kukuza dhana za shinikizo na utupu. Moja ya uvumbuzi muhimu wa mwanasayansi ilikuwa kanuni ambayo ina jina lake - sheria ya Pascal. Blaise Pascal alikufa mnamo 1662 huko Paris kwa sababu ya kupooza kwa miguu - ugonjwa ambaoambaye aliandamana naye kutoka 1646.
Dhana ya shinikizo
Kabla ya kuzingatia sheria ya Pascal, hebu tushughulikie kiasi halisi kama shinikizo. Ni kiasi cha kimwili kinachoashiria nguvu inayofanya kazi kwenye uso fulani. Wakati nguvu F inapoanza kutenda juu ya uso wa eneo A perpendicular yake, basi shinikizo P linahesabiwa kwa kutumia formula ifuatayo: P=F / A. Shinikizo hupimwa katika Mfumo wa Kimataifa wa Vitengo SI katika pascals (1 Pa=1 N/m2), yaani, kwa heshima ya Blaise Pascal, ambaye alitumia kazi zake nyingi kwa suala la shinikizo.
Kama nguvu F itafanya kazi kwenye uso fulani A si kwa usawa, lakini kwa pembe fulani α kwake, basi usemi wa shinikizo utachukua fomu: P=Fsin(α)/A, katika kesi hii. Fsin(α) ni sehemu ya pembeni ya nguvu F kwenye uso A.
Sheria ya Pascal
Katika fizikia, sheria hii inaweza kutengenezwa kama ifuatavyo:
Shinikizo linalowekwa kwa dutu ya kioevu isiyoshinikizwa, ambayo iko katika usawa katika chombo chenye kuta zisizoweza kuharibika, hupitishwa pande zote kwa nguvu sawa.
Unaweza kuthibitisha usahihi wa sheria hii kama ifuatavyo: unahitaji kuchukua tufe yenye mashimo, tengeneza mashimo ndani yake katika sehemu mbalimbali, toa tufe hili na bastola na ujaze na maji. Sasa, kwa kutumia shinikizo kwenye maji na bastola, unaweza kuona jinsi inavyomimina kutoka kwa mashimo yote kwa kasi sawa, ambayo inamaanisha kuwa shinikizo la maji katika eneo la shimo la pwani ni sawa.
Vimiminika na gesi
Sheria ya Pascal imeundwa kwa dutu za maji. Kioevu na gesi huanguka chini ya dhana hii. Hata hivyo, tofauti na gesi, molekuli zinazounda kimiminika ziko karibu, jambo ambalo husababisha vimiminiko kuwa na sifa kama vile kutoshikamana.
Kwa sababu ya mali ya kutoshikamana kwa kioevu, wakati shinikizo la mwisho linapoundwa kwa kiasi fulani, hupitishwa kwa pande zote bila kupoteza nguvu. Hivi ndivyo kanuni ya Pascal inavyohusu, ambayo imeundwa sio tu kwa maji, lakini pia kwa vitu visivyoweza kubana.
Kwa kuzingatia swali la "shinikizo la gesi na sheria ya Pascal," katika mwanga huu, inafaa kusema kuwa gesi, tofauti na vimiminiko, hubanwa kwa urahisi bila kubakiza kiasi. Hii inaongoza kwa ukweli kwamba wakati shinikizo la nje linatumiwa kwa kiasi fulani cha gesi, pia hupitishwa kwa pande zote na maelekezo, lakini wakati huo huo hupoteza nguvu, na hasara yake itakuwa ya nguvu zaidi, chini ya wiani. ya gesi.
Kwa hivyo, kanuni ya Pascal ni halali kwa media kioevu pekee.
Kanuni ya Pascal na mashine ya majimaji
Kanuni ya Pascal hutumiwa katika vifaa mbalimbali vya majimaji. Ili kutumia sheria ya Pascal katika vifaa hivi, fomula ifuatayo ni halali: P=P0+ρgh, hapa P ni shinikizo linalofanya kazi katika kioevu kwa kina h., ρ - ni msongamano wa kioevu, P0 ni shinikizo linalowekwa kwenye uso wa kioevu, g (9, 81m/s2) - kuongeza kasi ya kuanguka bila malipo karibu na uso wa sayari yetu.
Kanuni ya utendakazi wa mashine ya majimaji ni kama ifuatavyo: mitungi miwili ambayo ina kipenyo tofauti imeunganishwa kwa kila mmoja. Chombo hiki changamano kinajazwa na kioevu, kama vile mafuta au maji. Kila silinda ina bastola ili hakuna hewa iliyobaki kati ya silinda na uso wa kioevu kwenye chombo.
Chukulia kwamba nguvu fulani F1 inatumika kwenye bastola kwenye silinda yenye sehemu ndogo, kisha husababisha shinikizo P1 =F 1/A1. Kulingana na sheria ya Pascal, shinikizo P1 litahamishwa papo hapo hadi sehemu zote za nafasi ndani ya kioevu kwa mujibu wa fomula iliyo hapo juu. Kwa hivyo, shinikizo P1 kwa nguvu F2=P1 A 2=F1A2/A1. Nguvu F2 itaelekezwa kinyume na nguvu F1, yaani, itaelekea kusukuma bastola juu, huku ikiwa kubwa kuliko nguvu F1 hasa mara nyingi kama sehemu ya sehemu ya msalaba ya mitungi ya mashine inavyotofautiana.
Kwa hivyo, sheria ya Pascal inakuruhusu kuinua mizigo mikubwa kwa nguvu ndogo za kusawazisha, ambayo ni aina ya lever ya Archimedes.
Matumizi mengine ya kanuni ya Pascal
Sheria inayozingatiwa haitumiki tu katika mashine za majimaji, lakini hupatamaombi pana. Ifuatayo ni mifano ya mifumo na vifaa ambavyo utendakazi wake haungewezekana ikiwa sheria ya Pascal haikuwa halali:
- Katika mifumo ya breki za magari na katika mfumo maarufu wa ABS wa kuzuia kufuli, ambao huzuia magurudumu ya gari kuzuia wakati wa kufunga breki, ambayo husaidia kuzuia kuteleza na kuteleza kwa gari. Aidha, mfumo wa ABS humruhusu dereva kudumisha udhibiti wa gari la pili linapofunga breki ya dharura.
- Katika aina yoyote ya jokofu na mifumo ya kupoeza ambapo dutu inayofanya kazi ni kioevu (freon).
