Il famoso filosofo, matematico e fisico francese del 17° secolo Blaise Pascal ha dato un importante contributo allo sviluppo della scienza moderna. Uno dei suoi principali risultati fu la formulazione della cosiddetta legge di Pascal, che è associata alla proprietà delle sostanze fluide e alla pressione da esse creata. Diamo un'occhiata più da vicino a questa legge.
Breve biografia dello scienziato
Blaise Pascal nacque il 19 giugno 1623 a Clermont-Ferrand, in Francia. Suo padre era vicepresidente della riscossione delle tasse e matematico, e sua madre apparteneva alla classe borghese. Fin da giovane, Pascal iniziò a mostrare interesse per la matematica, la fisica, la letteratura, le lingue e gli insegnamenti religiosi. Ha inventato un calcolatore meccanico in grado di eseguire addizioni e sottrazioni. Ha trascorso molto tempo a studiare le proprietà fisiche dei corpi fluidi, oltre a sviluppare i concetti di pressione e vuoto. Una delle scoperte importanti dello scienziato fu il principio che porta il suo nome: la legge di Pascal. Blaise Pascal morì nel 1662 a Parigi a causa di una paralisi alle gambe, una malattia cheche lo accompagnò dal 1646.
Concetto di pressione
Prima di considerare la legge di Pascal, affrontiamo una quantità fisica come la pressione. È una quantità fisica scalare che denota la forza che agisce su una data superficie. Quando una forza F inizia ad agire su una superficie di area A perpendicolare ad essa, la pressione P viene calcolata utilizzando la seguente formula: P=F / A. La pressione è misurata nel Sistema Internazionale di Unità SI in pascal (1 Pa=1 N/m2), cioè in onore di Blaise Pascal, che dedicò molte delle sue opere a il problema della pressione.
Se la forza F agisce su una data superficie A non perpendicolarmente, ma ad un certo angolo α rispetto ad essa, allora l'espressione per la pressione assumerà la forma: P=Fsin(α)/A, in questo caso Fsin(α) è la componente perpendicolare della forza F alla superficie A.
Legge di Pascal
In fisica, questa legge può essere formulata come segue:
La pressione applicata ad una sostanza fluida praticamente incomprimibile, che si trova in equilibrio in un recipiente con pareti indeformabili, viene trasmessa in tutte le direzioni con la stessa intensità.
Puoi verificare la correttezza di questa legge come segue: devi prendere una sfera cava, forarla in vari punti, fornire a questa sfera un pistone e riempirla d'acqua. Ora, applicando pressione sull'acqua con il pistone, puoi vedere come fuoriesce da tutti i fori alla stessa velocità, il che significa che la pressione dell'acqua nell'area del buco della spiaggia è la stessa.
Liquidi e gas
La legge di Pascal è formulata per sostanze fluide. Liquidi e gas rientrano in questo concetto. Tuttavia, a differenza dei gas, le molecole che formano un liquido si trovano vicine l'una all' altra, il che fa sì che i liquidi abbiano una proprietà come l'incomprimibilità.
A causa della proprietà dell'incomprimibilità di un liquido, quando si crea una pressione finita in un certo volume di esso, si trasmette in tutte le direzioni senza perdita di intensità. Questo è esattamente ciò di cui tratta il principio di Pascal, che è formulato non solo per i fluidi, ma anche per le sostanze incomprimibili.
Considerando la questione della "pressione del gas e della legge di Pascal", in quest'ottica, va detto che i gas, a differenza dei liquidi, si comprimono facilmente senza trattenere il volume. Ciò porta al fatto che quando una pressione esterna viene applicata a un certo volume di gas, viene trasmessa anche in tutte le direzioni e direzioni, ma allo stesso tempo perde intensità e la sua perdita sarà tanto più forte, minore è la densità del gas.
Quindi, il principio di Pascal è valido solo per i mezzi liquidi.
Principio Pascal e macchina idraulica
Il principio di Pascal è utilizzato in vari dispositivi idraulici. Per utilizzare la legge di Pascal in questi dispositivi vale la seguente formula: P=P0+ρgh, qui P è la pressione che agisce nel liquido alla profondità h, ρ - è la densità del liquido, P0 è la pressione applicata alla superficie del liquido, g (9, 81m/s2) - accelerazione di caduta libera vicino alla superficie del nostro pianeta.
Il principio di funzionamento di una macchina idraulica è il seguente: due cilindri di diverso diametro sono collegati tra loro. Questo recipiente complesso è riempito con del liquido, come olio o acqua. Ciascun cilindro è dotato di un pistone in modo che non rimanga aria tra il cilindro e la superficie del liquido nel recipiente.
Supponiamo che una certa forza F1 agisca su un pistone in un cilindro di sezione minore, quindi crei pressione P1 =FA 1/LA1. Secondo la legge di Pascal, la pressione P1 sarà istantaneamente trasferita a tutti i punti dello spazio all'interno del liquido secondo la formula precedente. Di conseguenza, la pressione P1 con la forza F2=P1 A 2=FA1LA2/LA1. La forza F2 sarà diretta opposta alla forza F1, cioè tenderà a spingere il pistone verso l' alto, mentre sarà maggiore di la forza F1 esattamente tante volte quanto l'area della sezione trasversale dei cilindri della macchina differisce.
Così, la legge di Pascal permette di sollevare grandi carichi con piccole forze di bilanciamento, che è una specie di leva di Archimede.
Altre applicazioni del principio di Pascal
La legge considerata è usata non solo nelle macchine idrauliche, ma anche nei repertiapplicazione più ampia. Di seguito sono riportati esempi di sistemi e dispositivi il cui funzionamento sarebbe impossibile se la legge di Pascal non fosse valida:
- Negli impianti frenanti delle auto e nel noto sistema antibloccaggio ABS, che impedisce alle ruote dell'auto di bloccarsi in fase di frenata, aiutando ad evitare lo slittamento e lo slittamento del veicolo. Inoltre, il sistema ABS consente al guidatore di mantenere il controllo del veicolo quando quest'ultimo effettua una frenata di emergenza.
- In qualsiasi tipo di frigorifero e sistema di raffreddamento in cui la sostanza di lavoro è una sostanza liquida (freon).
