Применения по принципу Паскаля, типы и использование манометров
Водный манометр предпочтительнее ртутного для измерения небольших перепадов давления, потому что плотность воды мала по сравнению с плотностью ртути. Таким образом, разница в уровнях воды в двух ветвях манометра становится четкой и легко измеряется, что уменьшается. погрешность измерения.
Манометр
Манометр состоит из U-образной трубки, содержащей необходимое количество жидкости известной плотности. Один из ее концов соединен с газовым резервуаром с измеряемым давлением шланга, а другой конец подвергается воздействию воздуха . Давление во всех точках на одной и той же горизонтали. плоскость в однородной жидкости такая же.
Манометр используется для измерения давления замкнутого газа, он используется для измерения разницы между давлением замкнутого газа и атмосферным давлением .
Типы манометров
- Водный манометр: используемой жидкостью является вода .
- Ртутный манометр: в качестве жидкости используется ртуть.
Предпочтительно использовать ртутный манометр для измерения высокого перепада давления, потому что ртуть имеет высокую плотность , поэтому ртуть не выливается из трубки или не попадает в газовый резервуар.
Как это используется?
Если уровень жидкости в ответвлении со свободным концом совпадает с уровнем жидкости в другом ответвлении, которое соединено с газовым резервуаром, тогда P a = P gas.
Δ P = P газ — P a = ноль
Δ P = ноль, если в качестве жидкости используется ртуть
Если уровень жидкости в ответвлении со свободным концом выше, чем уровень жидкости в другом ответвлении, соединенном с газовым резервуаром, то P gas > P a .
P газ = P a + ρ gh
Δ P = P газ — P a
Δ P = + ρ gh (Н / м²)
Если в качестве жидкости используется ртуть, то: P газ = P a + h
Δ P = P газ — P a , Δ P = + h (см рт. Ст.).
Если уровень жидкости в ответвлении со свободным концом ниже уровня жидкости в ответвлении, соединенном с газовым резервуаром, то P gas <P a .
P газ = P a — ρ gh
Δ P = P газ — P a
Δ P = — ρ gh (Н / м²)
Если в качестве жидкости используется ртуть, то: P газ = P a — h
Δ P = P газ — P a , Δ P = — h (см рт. Ст.).
Принцип Паскаля
Когда жидкость наливается в стеклянный сосуд, снабженный поршнем вверху, давление в точке A на глубине h составляет:
P = P 1 + ρ gh
Где: P 1 — давление на поверхности жидкости, обусловленное атмосферным давлением и весом поршня, ρ gh — давление столба жидкости в точке A, при дополнительной нагрузке на поршень давление увеличивается. по Δ P.
P = P 1 + ρ gh + Δ P
Поршень не движется вниз, потому что жидкость несжимаема. Если давление на поршень увеличивается до определенного предела, стеклянный контейнер разрушается. Это означает, что давление, действующее на поршень, передается на все части жидкости и на На стенках контейнера французский ученый Паскаль основал свой принцип, основанный на этом результате.
Принцип Паскаля: когда к жидкости в контейнере прикладывается давление , давление полностью передается на все части жидкости, а также на стенки контейнера . Принцип Паскаля не применяется к газам, потому что в отличие от жидкостей они могут сжиматься. из-за большого межмолекулярного пространства между их молекулами.
Аппликации по принципу паскаля
- Гидравлический пресс
- Гидравлические тормоза автомобиля
- Гидравлический подъемник (он использует жидкость для подъема автомобилей на заправочных станциях)
- Кресло стоматолога
- Гидравлическая дрель
- Костюм для дайвинга
Гидравлический пресс
Гидравлический пресс состоит из трубы с двумя поршнями на концах, один небольшой площадью (а), а другой большой площадью (А), пространство между которыми заполнено соответствующей жидкостью, например маслом. нагружает с малым усилием и основан на принципе Паскаля.
Когда сила (f) действует на маленький поршень, создается давление (P) , P = f / a . Давление (P) полностью передается через жидкость на нижнюю поверхность большого поршня, где сила (F) равна произведено, P = F / A. В этом случае поршни находятся в равновесии на одном горизонтальном уровне, где:
Давление на малый поршень = Давление на большой поршень
P = f / a = F / A
Если сила (f) перемещает маленький поршень на расстояние (y 1 ), то на большой поршень действует сила (F), которая перемещает его на расстояние (y 2 ).
Применяя закон сохранения энергии (случай идеального пресса), тогда:
Работа, проделанная с маленьким поршнем = Работа, проделанная над большим поршнем
fy 1 = F y 2
F / f = y 1 / y 2
Корпуса гидравлических прессов
Когда два поршня находятся на одном уровне
P = f / a = F / A
Когда два поршня находятся на разных уровнях
P = (f / a) = (F / A) + ρ gh или P = (f / a) + ρ gh = F / A
Где: ρ — плотность жидкости , h — разница в высоте между двумя поршнями.
Механическое преимущество гидравлического пресса
Механическое преимущество (η) определяется из соотношения:
η = (F / A) = (f / a) = (A / a) = (R² / r²) = (D² / d²) = (y 1 / y 2 ) = (v 1 / v 2 )
Где: R = радиус большого поршня, r = радиус малого поршня
D = диаметр большого поршня, d = диаметр малого поршня
v 1 = скорость малого поршня, v 2 = скорость большого поршня
Механическое преимущество (η) — это соотношение между силой, создаваемой на большом поршне, и действующей силой на маленьком поршне, или это отношение между площадью поперечного сечения большого поршня и площадью поперечного сечения малого поршня. .
Когда механическое преимущество гидравлического пресса в состоянии равновесия = 400, это означает, что соотношение между силой, создаваемой на большом поршне, и силой , действующей на маленький поршень, = 400.
Эффективность гидравлического пресса — это отношение работы, выполненной на большом поршне, к работе, выполняемой на маленьком поршне . КПД гидравлического пресса определяется соотношением: F y 2 ÷ fy 1
Когда КПД гидравлического пресса = 97%, это означает, что отношение между работой, проделанной на большом поршне, к работе, выполненной на маленьком поршне, = 97/100.
КПД гидравлического пресса не достигает 100% из- за трения между поршнем и стенками трубы, пузырьки газа в жидкости, где работа расходуется на уменьшение объема пузырьков.
Гидравлическая тормозная система в автомобиле бывает двух типов.
Барабанный тормоз (задний тормоз): он использует правило Паскаля, поскольку тормозная система использует тормозную жидкость, при нажатии на педаль тормоза с небольшим усилием и относительно длинным ходом (расстоянием) давление передается в главный тормозной цилиндр, следовательно, на жидкость и всю гидравлическую линию, затем на поршень колесного цилиндра наружу и, наконец, на тормозные колодки и тормозной барабан, возникает сила трения , которая в конечном итоге останавливает автомобиль.
Передний (диск) тормоз: В этом случае силы , возникающие при торможении действий , нажмите на тормозные колодки , которые производят трение достаточно , чтобы остановить колесо, следует отметить , что расстояние , пройденное тормозных колодок в обоих случаях невелика , так как сила большая.
Костюм для дайвинга
Он защищает дайвера от высокого давления в очень глубоких морях, где внутри него продувается воздух, чтобы защитить голову водителя от высокого давления .