ΜΕΤΑΔΟΣΗ ΤΩΝ ΠΙΕΣΕΩΝ ΣΤΑ ΡΕΥΣΤΑ ΑΡΧΗ ΤΟΥ ΠΑΣΚΑΛ

ΜΕΤΑΔΟΣΗ ΤΩΝ ΠΙΕΣΕΩΝ ΣΤΑ ΡΕΥΣΤΑ ΑΡΧΗ ΤΟΥ ΠΑΣΚΑΛ

ΜΕΤΑΔΟΣΗ ΤΩΝ ΠΙΕΣΕΩΝ ΣΤΑ ΡΕΥΣΤΑ ΑΡΧΗ ΤΟΥ ΠΑΣΚΑΛ

ΕΙΣΑΓΩΓΗ

 Για να αντικαταστήσουμε το σκασμένο λάστιχο ενός αυτοκινήτου,πρέπει να το ανυψώσουμε.

Για να αντικαταστήσουμε το σκασμένο λάστιχο ενός αυτοκινήτου,πρέπει να το ανυψώσουμε.Έχουμε παρατηρήσει ότι για το κάνουμε χρησιμοποιούμε κατάλληλες αντλίες

 Έχουμε παρατηρήσει ότι για το κάνουμε χρησιμοποιούμε κατάλληλες αντλίες.Θα μελετήσουμε αναλυτικά που στηρίζεται η λειτουργία μιας τέτοιας αντλίας.

ΑΡΧΗ ΤΟΥ ΠΑΣΚΑΛ

 Σε μία φιάλη τοποθετούμε χρωματισμένο υγρό(π.χ.νερό) και κλείνουμε τη φιάλη με ένα πώμα μέσα από το οποίο έχουμε περάσει μερικούς σωλήνες.Σημειώνουμε το ύψος του νερού που βρίσκεται στους σωλήνες προτού πιέσουμε την ελαστική σφαίρα Σ.Μετά πιέζουμε τη σφαίρα και παρατηρούμε ότι και στους τρεις σωλήνες το χρωματισμένο υγρό ανέρχεται κατά το ίδιο ύψος h.Αυτό σημαίνει ότι η πίεση,που δημιουργήθηκε στην ελεύθερη επιφάνεια του υγρού,μεταδόθηκε η ίδια σε όλα τα σημεία του Α,Β,Γ,κ.λπ.

Σε μία φιάλη τοποθετούμε χρωματισμένο υγρό(π.χ.νερό) και κλείνουμε τη φιάλη με ένα πώμα μέσα από το οποίο έχουμε περάσει μερικούς σωλήνες

 Με το έμβολο που κλείνει ερμητικά τη φιάλη πιέζουμε την επιφάνεια του υγρού.Παρατηρούμε ότι το υγρό εκτοξεύεται με την ίδια ταχύτητα από όλες τις τρύπες.Το φαινόμενο αυτό αποτελεί μια ένδειξη ότι η πίεση που ασκήσαμε στο υγρό μεταδόθηκε σε όλα τα σημεία του αναλλοίωτη.

Η πίεση που προκαλείται σε υγρό που ισορροπεί μεταδίδεται αμετάβλητη σε όλα τα σημεία

 Το ίδιο συμβαίνει με την αντλία του γρύλου που χρησιμοποιούμε για να ανυψώνουμε τα αυτοκίνητα.Η πίεση που ασκούμε με το ένα έμβολο στο υγρό της αντλίας (p1)  μεταδίδεται αναλλοίωτη στο μεγάλο έμβολο,δηλαδή έχουμε:

                                                                                    p1=p2

 Την ιδιότητα των υγρών να μεταδίδουν την πίεση από σημείο σε σημείο τη μελέτησε αρχικά ο Γάλλος φυσικός Μπλαιζ Πασκάλ (Blaise Pascal) (1623-1662),που είναι γνωστή ως αρχή του Πασκάλ:

 Η πίεση που προκαλείται σε υγρό που ισορροπεί μεταδίδεται αμετάβλητη σε όλα τα σημεία.

 Στο ίδιο συμπέρασμα μπορούμε να καταλήξουμε και με τη σύριγγα του Πασκάλ που φαίνεται στο παρακάτω σχήμα.Όταν προκαλούμε πίεση στο υγρό με τη βοήθεια του εμβόλου,η πίεση αυτή μεταδίδεται σε όλα τα σημεία του υγρού και τα μανόμετρα δείχνουν την ίδια πίεση.

Μπλαιζ Πασκάλ (Blaise Pascal) 1623-1662 Μαθηματικός,φυσικός και φιλόσοφος που έζησε στη Γαλλία.Έγινε γνωστός κυρίως για τις μελέτες του στα μαθηματικά οι οποίες αφορούσαν τις πιθανότητες.Στη φυσική μελέτησε το έργο του Γαλιλαίου καθώς και του Τορικέλλι και δημοσίευσε πολλές σημαντικές εργασίες σε σχέση με τις ιδιότητες των ρευστών

 Φυσικά υπάρχει και η υδροστατική πίεση,η οποία αυξάνει με το βάθος,αλλά στο πείραμα αυτό τη θεωρούμε ασήμαντη.

Στη σύριγγα του Πασκάλ όταν προκαλούμε πίεση στο υγρό με τη βοήθεια του εμβόλου,η πίεση αυτή μεταδίδεται σε όλα τα σημεία του υγρού

 Η Αρχή του Πασκάλ αφορά όλα τα ρευστά και είναι ένας από του βασικούς νόμους της Υδροστατικής.

Η Αρχή του Πασκάλ αφορά όλα τα ρευστά

 Η μετάδοση των πιέσεων μέσα στη μάζα των υγρών βρίσκει εφαρμογές στη λειτουργία του υδραυλικού πιεστηρίου,του υδραυλικού γερανού,του υδραυλικού φρένου,του υδραυλικού ανυψωτήρα κ.α.

ΥΔΡΑΥΛΙΚΟ ΠΙΕΣΤΗΡΙΟ

ΥΔΡΑΥΛΙΚΟ ΠΙΕΣΤΗΡΙΟ  

ΕΙΣΑΓΩΓΗ

 Το υδραυλικό πιεστήριο είναι ένας υδραυλικός μηχανισμός που επιτρέπει την εφαρμογή μιας μεγάλης δύναμης ανύψωσης ή συμπίεσης.

Το υδραυλικό πιεστήριο είναι ένας υδραυλικός μηχανισμός που επιτρέπει την εφαρμογή μιας μεγάλης δύναμης ανύψωσης ή συμπίεσης

 Εφευρέτης του θεωρείται ο βρετανός μηχανικός Joseph Bramah.

Ο Βρετανός Joseph  Bramah (13 Απριλίου 1748-9 Δεκεμβρίου 1814) ήταν ένας μηχανικός,εφευρέτης και κλειδαράς.Είναι γνωστός για το ότι επινόησε το υδραυλικό πιεστήριο.Μαζί με τον William George Armstrong,θεωρείται ένας από τις δύο πατέρες της υδραυλικής μηχανικής

 Αρκετές φορές το υδραυλικό πιεστήριο ονομάζεται και πιεστήριο του Bramah.Τα υδραυλικά πιεστήρια αποτελούν την πιο διαδεδομένη μορφή πιεστηρίων στις μέρες μας.

ΜΕΛΕΤΗ ΤΟΥ ΥΔΡΑΥΛΙΚΟΥ ΠΙΕΣΤΗΡΙΟΥ

 Τα βασικά μέρη ενός υδραυλικού πιεστηρίου είναι δύο κυλινδρικά δοχεία που συγκοινωνούν μεταξύ τους με λεπτό σωλήνα.Μέσα στα δοχεία κινούνται δύο έμβολα με διαφορετικά εμβαδά.

Τα βασικά μέρη ενός υδραυλικού πιεστηρίου είναι δύο κυλινδρικά δοχεία που συγκοινωνούν μεταξύ τους με λεπτό σωλήνα

 Όταν ασκήσουμε δύναμη F1 στο μικρό έμβολο που έχει εμβαδόν Α1,τότε παράγεται στο υγρό μία πίεση ίση με:

p=F1/A1

 Σύμφωνα με την αρχή του Πασκάλ η πίεση αυτή μεταδίδεται αμετάβλητη σε όλα τα σημεία του υγρού.Άρα στη κάτω επιφάνεια του μεγάλου εμβόλου θα επικρατεί η ίδια πίεση p,της οποίας το αποτέλεσμα θα είναι η δύναμη F2.

 Αν Α2 είναι το εμβαδόν του μεγάλου εμβόλου,τότε θα ισχύει η σχέση 

p=F2/A2

 Από τις σχέσεις p=F1/A1 και p=F2/A2 συνεπάγεται:

p=p                                 

F2/A2=F1/A1                        

                                                                                    F2=F1·Α2/A1  

 Από τον τελευταίο τύπο είναι φανερό ότι η δύναμη F2 είναι ανάλογη προς το Α2 και αντιστρόφως ανάλογη προς το Α1.

Η F2 είναι τόσες φορές μεγαλύτερη από την F1 όσες φορές είναι μεγαλύτερο το εμβαδόν του Α2 από το Α1

 Αν επομένως θέλουμε να εξουδετερώσουμε μεγάλη αντίσταση F2,ασκώντας μικρή δύναμη F1,θα πρέπει να κάνουμε μεγάλο το εμβαδόν Α2 και μικρό το εμβαδόν Α1.

 Αν το εμβαδόν του εμβόλου Α2 είναι διπλάσιο από το εμβαδόν του Α1,η δύναμη που ασκείται στο αυτοκίνητο είναι διπλάσια της δύναμης που ασκούμε με το χέρι μας . 

Αν το εμβαδόν του εμβόλου Α2 είναι δεκαπλάσιο εμβαδόν από το εμβαδόν του Α1,τότε μπορούμε ασκώντας στο πρώτο έμβολο μία δύναμη 20 Ν,να μεταφέρει στο δεύτερο έμβολο δεκαπλάσια δύναμη,δηλαδή F2=200 Ν

 Αν το εμβαδόν του εμβόλου Α2 είναι δεκαπλάσιο εμβαδόν από το εμβαδόν του Α1,τότε μπορούμε ασκώντας στο πρώτο έμβολο μία δύναμη 20 Ν,να μεταφέρει στο δεύτερο έμβολο δεκαπλάσια δύναμη,δηλαδή F2=200 Ν.

 Γενικά,η F2 είναι τόσες φορές μεγαλύτερη από την F1 όσες φορές είναι μεγαλύτερο το εμβαδόν του Α2 από το Α1.Σε αυτό το σημείο πρέπει να προσέξουμε τη διαφορά μεταξύ πίεσης και δύναμης.Σε μια υδραυλική αντλία ή πιεστήριο η πίεση διατηρείται σταθερή,ενώ η δύναμη πολλαπλασιάζεται.

ΕΦΑΡΜΟΓΕΣ ΤΟΥ ΥΔΡΑΥΛΙΚΟΥ ΠΙΕΣΤΗΡΙΟΥ

 Το υδραυλικό πιεστήριο,λοιπόν,είναι ένα είδος υδραυλικού μοχλού,δηλαδή ένα σύστημα που πολλαπλασιάζει τη δύναμη που ασκούμε στο μικρό έμβολο.

Ένα μεγάλο υδραυλικό πιεστήριο που χρησιμοποιείται στην βιομηχανία

 Το υδραυλικό πιεστήριο χρησιμοποιείται στα ελαιοτριβεία για την εξαγωγή του λαδιού από τις ελιές,και σε διάφορα εργοστάσια για την κατασκευή πρεσσαριστών αντικειμένων.

Το υδραυλικό πιεστήριο χρησιμοποιείται  επίσης στη συμπίεση του βαμβακιού

 Χρησιμοποιείται επίσης στη συμπίεση του βαμβακιού και αχύρου σε μπάλες,στη λειτουργία διάφορων γερανών.

ΥΔΡΑΥΛΙΚΟΣ ΑΝΥΨΩΤΗΡΑΣ ΑΥΤΟΚΙΝΗΤΩΝ

 Με τον ίδιο τρόπο που λειτουργεί ένα υδραυλικό πιεστήριο,λειτουργεί και ο υδραυλικός ανυψωτήρας αυτοκινήτων.

O υδραυλικός ανυψωτήρας αυτοκινήτων 

 Συχνά για λόγους συντομίας η συμπίεση του υγρού γίνεται με τη βοήθεια συμπιεσμένου αέρα.

ΠΙΕΣΗ ΣΕ ΥΓΡΟ

 Η ελεύθερη επιφάνεια των υγρών βρίσκεται πάντα κάτω από κάποια εξωτερική πίεση που συνήθως είναι η ατμοσφαιρική πίεση.

H συνολική πίεση pολ σε ένα σημείο που βρίσκεται σε βάθος h από την ελεύθερη επιφάνειά του,είναι ίση με το άθροισμα της εξωτερικής ατμοσφαιρικής pατμ και της υδροστατικής πίεσης ρ·g·h

 Σύμφωνα με την αρχή του Πασκάλ η εξωτερική πίεση pατμ μεταδίδεται αμετάβλητη σε όλα τα σημεία του υγρού.Εξ άλλου,σε κάθε σημείο του υγρού υπάρχει υδροστατική πίεση. 

Η πίεση στο Α είναι: p_A=pεξ+ρ·g·h

 Επομένως η συνολική πίεση pολ σε ένα σημείο που βρίσκεται σε βάθος h από την ελεύθερη επιφάνειά του,είναι ίση με το άθροισμα της εξωτερικής ατμοσφαιρικής pατμ και της υδροστατικής πίεσης ρ·g·h.

 Άρα η ολική πίεση pολ δίνεται από τη σχέση:

                                                                                    pολ=pεξ+ρ·g·h