Tonel av pascal hur det fungerar och experiment

han Tonel av pascal Det var ett experiment som genomfördes av den franska forskaren Blaise Pascal 1646 för att definitivt visa att trycket på en vätska sprids på samma sätt av samma, oavsett behållarens form.

Experimentet består av att fylla ett fat med ett tunt och mycket högt rör, perfekt justerat till den fyllande munen. När vätskan når en ungefärlig höjd av 10 meter (höjd motsvarande 7 staplade fat) baren.

Pascals fatillustration. Källa: Wikimedia Commons.

Nyckeln till fenomenet är att förstå tryckbegreppet. Trycket P som utövar en vätska på en yta är den totala kraften F På den ytan uppdelad mellan området TILL av nämnda yta:

P = f/a

[TOC]

Hur fungerar Pascals fat?

För att förstå de fysiska principerna i Pascals experiment, låt oss beräkna trycket längst ner i ett fat vin som kommer att fyllas med vatten. För mer enkelhet av beräkningarna kommer vi att anta det på ett cylindriskt sätt med följande dimensioner: diameter 90 cm och hög 130 cm.

Som sagt trycket P i bakgrunden är den totala kraften F i bakgrunden, uppdelad mellan området TILL Från botten:

P = f/a 

Området TILL från bakgrunden är pi gånger (πы3,14) radion R från torget upphöjt:

A = π⋅r^2

När det gäller fatet kommer det att vara 6362 cm^2 motsvarande 0,6362 m^2.

Kraften F Längst ner i fatet kommer det att vara vikten på vattnet. Denna vikt kan beräknas genom att multiplicera densitet ρ vatten på grund av vattenvolymen och genom tyngdens acceleration g.

Kan tjäna dig: adress (fysisk)

F = ρ⋅a⋅H⋅g

När det gäller Tonge fullt av vatten har vi:

F = ρ⋅a⋅H⋅g = 1000 (kg/m^3) ⋅0,6362 M^2⋅1.30 m⋅10 (m/s^2) = 8271 n.

Kraften har beräknats i Newtons och motsvarar 827 kg-F, ett värde ganska nära ett ton. Trycket längst ner i fatet är:

P = f / a = 8271 n / 0,6362 m^2 = 13000 pa = 13 kPa.

Trycket har beräknats i Pascal (PA) som är tryckenheten i det internationella måttsystemet om. En tryckatmosfär motsvarar 101325 PA = 101,32 kPa.

Tryck längst ner i ett vertikalt rör

Tänk på ett rör med 1 cm i inre diameter och med en höjd lika med en fat, det är 1,30 meter. Röret placeras vertikalt med dess nedre ände tätade med ett cirkulärt lock och fyllt med vatten i dess övre ände.

Låt oss först beräkna området på botten av röret:

A = π⋅r^2 = 3,14 * (0,5 cm)^2 = 0,785 cm^2 = 0,0000785 m^2.

Vikten på vattnet i röret beräknas enligt följande formel:

F = ρ⋅a⋅h⋅g = 1000 (kg/m^3) ⋅0.0000785 m^2⋅1.30 m⋅10 (m/s^2) = 1,0 n.

Det vill säga att vikten av vattnet är 0,1 kg-F som bara är 100 gram.

Låt oss beräkna trycket nu:

P = f / a = 1 n / 0,0000785 m^2 = 13000 pa = 13 kPa.

Otrolig! Trycket är detsamma som för en fat. Detta är den hydrostatiska paradoxen.

Experiment

Trycket längst ner i Pascal Bar Barrel -fyllningen.

Det kan tjäna dig: Mekanisk kraft: Vad är, applikationer, exempel

figur 2. Blaise Pascal (1623-1662). Källa: Palace of Versailles [Public Domain].Trycket i rörets nedre ände kommer att ges av:

P = f/a = ρ⋅a⋅h⋅g/a = ρ 7.

Observera att i det tidigare uttrycket området TILL Det avbröts, oavsett om det är ett stort eller litet område som röret. Med andra ord beror trycket på ytans höjd med avseende på botten, oavsett diameter.

Låt oss lägga till detta tryck på trycket på själva fatet i botten av det:

P_PARVEL = 90 kPa + 13 kPa = 103 kPa.

För att veta hur mycket kraft det appliceras i botten av fatet, multiplicerar vi det totala trycket med fatbakgrundsområdet.

F_PARVEL = PPARVEL * A = 103000 pa * 0,6362 m^2 = 65529 n = 6553 kg-f.

Det vill säga att fatbotten stöder 6,5 ton vikt.

Sätta i verket

Pascals fatexperiment är lätt reproducerbart hemma, förutsatt att det görs i mindre skala. För detta kommer det inte bara att vara nödvändigt att minska dimensionerna, utan också ersätta fatet med ett kärl eller behållare som har lägre tryckmotstånd.

Materiel

1- Ett engångskärl av polystyren med lock. Enligt det spanska -talande landet kallas polystyren på olika sätt: vit kork, unicel, polyespan, skum, anime och andra namn kallas polystyrenen. Dessa fartyg med lock uppnås vanligtvis på snabbmatförsäljningsplatser.

2- Plastslang, helst transparent 0,5 cm i diameter eller mindre och mellan 1,5 till 1,8 m lång.

3- självhäftande tejp för förpackning.

Procedur för att utföra experimentet

- Borrning av polystyrenglasskyddet med hjälp av en borr.

Kan tjäna dig: vad är det magnetiska ögonblicket?

- Passera slangen genom lockhålet, så att en liten del av slangen inuti glaspasserna.

- Försegla snyggt med band packade slangkorsningen med locket på båda sidor av locket. 

- Placera locket till glaset och också förseglat med regerande tejp.

- Sätt glaset på golvet, och sedan måste du sträcka och höja slangen. Det kan vara användbart att stiga med en lutning, en trottoar eller stege.

- Fyll glaset med vatten genom slangen. Det kan hjälpa till med en liten tratt placerad på spetsen av slangen för att underlätta fyllningen.

När glaset är fyllt och vattennivån börjar stiga genom slangen ökar trycket. Det kommer en tid att polystyrenglaset inte stöder trycket och bristerna, precis som Pascal demonstrerade det med sin berömda fat.

Referenser

1. Hydraulisk press. Återhämtat från Encyclopædia Britannica: Britannica.com.
2. Hydrostatiskt tryck. Återhämtat sig från sensorer en: sensorson.com
3. Hydrostatiskt tryck. Hämtad från Oilfield Ordlista: Ordlista.Oljefält.SLB.com
4. Pascals princip och hydraulik. National Aeronautics and Space Amination (NASA). Hämtad från: GRC.pott.Gov.
5. Serway, R., Jewett, J. (2008). Fysik för vetenskap och teknik. Volym 2. Mexiko. Cengage Learning Editors. 367-372.
6. Vad är hydrostatiskt tryck: vätsketryck och avdelning. Återställt från matematik och vetenskapsaktivitetscenter: Edinformatics.com
7. Manuell växelströmskontrollskontroll. Kapitel 01 Principer för tryck.