მე-17 საუკუნის ცნობილმა ფრანგმა ფილოსოფოსმა, მათემატიკოსმა და ფიზიკოსმა ბლეზ პასკალმა მნიშვნელოვანი წვლილი შეიტანა თანამედროვე მეცნიერების განვითარებაში. მისი ერთ-ერთი მთავარი მიღწევა იყო ეგრეთ წოდებული პასკალის კანონის ფორმულირება, რომელიც დაკავშირებულია თხევადი ნივთიერებების თვისებებთან და მათ მიერ შექმნილ წნევასთან. მოდით უფრო ახლოს მივხედოთ ამ კანონს.
მეცნიერის მოკლე ბიოგრაფია
ბლეზ პასკალი დაიბადა 1623 წლის 19 ივნისს კლერმონ-ფერანში, საფრანგეთი. მამამისი გადასახადების აკრეფის ვიცე პრეზიდენტი და მათემატიკოსი იყო, დედა კი ბურჟუაზიულ კლასს მიეკუთვნებოდა. მცირე ასაკიდანვე პასკალმა დაიწყო ინტერესი მათემატიკის, ფიზიკის, ლიტერატურის, ენებისა და რელიგიური სწავლებების მიმართ. მან გამოიგონა მექანიკური კალკულატორი, რომელსაც შეეძლო შეკრება და გამოკლება. მან დიდი დრო დაუთმო სითხის სხეულების ფიზიკური თვისებების შესწავლას, აგრეთვე წნევისა და ვაკუუმის ცნებების შემუშავებას. მეცნიერის ერთ-ერთი მნიშვნელოვანი აღმოჩენა იყო პრინციპი, რომელიც მის სახელს ატარებს - პასკალის კანონი. ბლეზ პასკალი გარდაიცვალა 1662 წელს პარიზში ფეხების დამბლის გამო - ავადმყოფობა, რომელიცრომელიც თან ახლდა მას 1646 წლიდან.
წნევის კონცეფცია
სანამ პასკალის კანონს განვიხილავთ, მოდით გავუმკლავდეთ ისეთ ფიზიკურ რაოდენობას, როგორიცაა წნევა. ეს არის სკალარული ფიზიკური სიდიდე, რომელიც აღნიშნავს ძალას, რომელიც მოქმედებს მოცემულ ზედაპირზე. როდესაც ძალა F იწყებს მოქმედებას A ფართობის ზედაპირზე მასზე პერპენდიკულარული, მაშინ წნევა P გამოითვლება შემდეგი ფორმულის გამოყენებით: P=F / A. წნევა იზომება SI ერთეულების საერთაშორისო სისტემაში პასკალებში (1 Pa=1 N/m2), ანუ ბლეზ პასკალის პატივსაცემად, რომელმაც თავისი მრავალი ნამუშევარი მიუძღვნა წნევის საკითხი.
თუ ძალა F მოქმედებს მოცემულ A ზედაპირზე არა პერპენდიკულურად, არამედ რაღაც კუთხით მის მიმართ, მაშინ წნევის გამოხატულება მიიღებს ფორმას: P=Fsin(α)/A, ამ შემთხვევაში. Fsin(α) არის F ძალის პერპენდიკულარული კომპონენტი A ზედაპირზე.
პასკალის კანონი
ფიზიკაში ეს კანონი შეიძლება ჩამოყალიბდეს შემდეგნაირად:
ზეწოლა, რომელიც გამოიყენება პრაქტიკულად შეკუმშვადი სითხის ნივთიერებაზე, რომელიც წონასწორობაშია ჭურჭელში, რომელსაც აქვს არადეფორმირებადი კედლები, გადადის ყველა მიმართულებით ერთი და იგივე ინტენსივობით.
ამ კანონის სისწორის გადამოწმება შეგიძლიათ შემდეგნაირად: თქვენ უნდა აიღოთ ღრუ სფერო, გააკეთოთ მასზე ნახვრეტები სხვადასხვა ადგილას, მიაწოდოთ ეს სფერო დგუშით და აავსოთ იგი წყლით. ახლა, დგუშით წყალზე ზეწოლის შედეგად, ხედავთ, როგორ იღვრება ის ყველა ნახვრეტიდან ერთი და იგივე სიჩქარით, რაც ნიშნავს, რომ წყლის წნევა თითოეული ხვრელის მიდამოში ერთნაირია.
სითხეები და აირები
პასკალის კანონი ჩამოყალიბებულია თხევადი ნივთიერებებისთვის. სითხეები და აირები მიეკუთვნება ამ კონცეფციას. თუმცა, აირებისგან განსხვავებით, მოლეკულები, რომლებიც ქმნიან სითხეს, განლაგებულია ერთმანეთთან ახლოს, რაც იწვევს სითხეებს ისეთი თვისების, როგორიცაა შეკუმშვა.
სითხის შეკუმშვის თვისების გამო, როდესაც მის გარკვეულ მოცულობაში იქმნება სასრული წნევა, იგი გადაიცემა ყველა მიმართულებით ინტენსივობის დაკარგვის გარეშე. სწორედ ეს არის პასკალის პრინციპი, რომელიც ფორმულირებულია არა მხოლოდ სითხის, არამედ შეუკუმშვადი ნივთიერებებისთვის.
„გაზის წნევისა და პასკალის კანონის“საკითხის გათვალისწინებით, ამ თვალსაზრისით, უნდა ითქვას, რომ აირები, სითხეებისგან განსხვავებით, ადვილად იკუმშებიან მოცულობის შენარჩუნების გარეშე. ეს მივყავართ იმ ფაქტს, რომ როდესაც გარეგანი წნევა ვრცელდება გაზის გარკვეულ მოცულობაზე, ის ასევე გადადის ყველა მიმართულებით და მიმართულებით, მაგრამ ამავე დროს ის კარგავს ინტენსივობას და მისი დაკარგვა იქნება უფრო ძლიერი, დაბალი სიმკვრივე. გაზის.
ამგვარად, პასკალის პრინციპი მოქმედებს მხოლოდ თხევადი მედიისთვის.
პასკალის პრინციპი და ჰიდრავლიკური მანქანა
პასკალის პრინციპი გამოიყენება სხვადასხვა ჰიდრავლიკურ მოწყობილობებში. ამ მოწყობილობებში პასკალის კანონის გამოსაყენებლად მოქმედებს შემდეგი ფორმულა: P=P0+ρgh, აქ P არის წნევა, რომელიც მოქმედებს სითხეში h სიღრმეზე., ρ - არის სითხის სიმკვრივე, P0 არის სითხის ზედაპირზე გამოყენებული წნევა, g (9, 81მ/წმ2) - თავისუფალი დაცემის აჩქარება ჩვენი პლანეტის ზედაპირთან.
ჰიდრავლიკური მანქანის მუშაობის პრინციპი ასეთია: ორი ცილინდრი, რომლებსაც აქვთ სხვადასხვა დიამეტრი, დაკავშირებულია ერთმანეთთან. ეს რთული ჭურჭელი ივსება გარკვეული სითხით, როგორიცაა ზეთი ან წყალი. თითოეული ცილინდრი აღჭურვილია დგუშით ისე, რომ ჰაერი არ დარჩეს ცილინდრსა და ჭურჭელში არსებული სითხის ზედაპირს შორის.
ვუშვათ, რომ გარკვეული ძალა F1 მოქმედებს დგუშზე ცილინდრში უფრო მცირე მონაკვეთით, შემდეგ ის ქმნის წნევას P1 =F 1/A1. პასკალის კანონის მიხედვით, წნევა P1 მყისიერად გადაეცემა სითხის შიგნით სივრცის ყველა წერტილს ზემოაღნიშნული ფორმულის შესაბამისად. შედეგად, წნევა P1 ძალით F2=P1 A 2=F1A2/A1. ძალა F2 მიმართული იქნება F1 ძალის საპირისპიროდ, ანუ ის მიისწრაფვის დგუშს მაღლა აწიოს, ხოლო მეტი იქნება ვიდრე ძალა F1 ზუსტად იმდენჯერ, რამდენჯერაც განსხვავდება აპარატის ცილინდრების განივი კვეთის ფართობი.
ამგვარად, პასკალის კანონი საშუალებას გაძლევთ აწიოთ დიდი ტვირთი მცირე დამაბალანსებელი ძალებით, რაც არქიმედეს ერთგვარი ბერკეტია.
პასკალის პრინციპის სხვა გამოყენება
განხილული კანონი გამოიყენება არა მხოლოდ ჰიდრავლიკურ მანქანებში, არამედ პოულობსუფრო ფართო აპლიკაცია. ქვემოთ მოცემულია სისტემებისა და მოწყობილობების მაგალითები, რომელთა მოქმედება შეუძლებელი იქნებოდა, თუ პასკალის კანონი არ იქნებოდა მოქმედი:
- მანქანების სამუხრუჭე სისტემებში და ცნობილ დაბლოკვის საწინააღმდეგო ABS სისტემაში, რომელიც ხელს უშლის მანქანის ბორბლების ბლოკირებას დამუხრუჭების დროს, რაც ხელს უწყობს მანქანის მოცურვას და ცურვას. გარდა ამისა, ABS სისტემა საშუალებას აძლევს მძღოლს შეინარჩუნოს ავტომობილის კონტროლი, როდესაც ეს უკანასკნელი ასრულებს სასწრაფო დამუხრუჭებას.
- ნებისმიერი ტიპის მაცივრებში და გაგრილების სისტემებში, სადაც სამუშაო ნივთიერება არის თხევადი ნივთიერება (ფრეონი).
