Tonel Pascal cara kerjanya dan eksperimen

Dia Tonel Pascal Itu adalah percobaan yang dilakukan oleh ilmuwan Prancis Blaise Pascal pada tahun 1646 untuk secara definitif menunjukkan bahwa tekanan cairan menyebar dengan cara yang sama dengan hal yang sama, terlepas dari bentuk wadah wadah.

Eksperimen ini terdiri dari mengisi tong dengan tabung tipis dan sangat tinggi, disesuaikan dengan sempurna ke mulut pengisian. Saat cairan mencapai perkiraan ketinggian 10 meter (tinggi setara dengan 7 barel bertumpuk) batang.

Ilustrasi Barrel Pascal. Sumber: Wikimedia Commons.

Kunci fenomena ini adalah memahami konsep tekanan. Tekanan P yang memberikan cairan pada permukaan adalah gaya total F di permukaan itu dibagi di antara area tersebut KE dari permukaan tersebut:

P = f/a

[TOC]

Bagaimana cara kerja barel Pascal?

Untuk memahami prinsip -prinsip fisik percobaan Pascal, mari kita menghitung tekanan di bagian bawah tong anggur yang akan diisi dengan air. Untuk lebih kesederhanaan perhitungan, kita akan menganggapnya dengan cara silinder dengan dimensi berikut: diameter 90 cm dan tinggi 130 cm.

Seperti yang dikatakan, tekanannya P Di latar belakang adalah kekuatan total F Di latar belakang, terbagi di antara area tersebut KE Dari bawah:

P = f/a 

Daerah KE dari latar belakang adalah waktu pi (πы3,14) radio R dari alun -alun ditinggikan:

A = π⋅r^2

Dalam kasus laras itu akan menjadi 6362 cm^2 setara dengan 0,6362 m^2.

Kekuatan F Di bagian bawah laras itu akan menjadi berat air. Berat ini dapat dihitung dengan mengalikan kepadatan ρ air karena volume air dan dengan percepatan gravitasi G.

Dapat melayani Anda: alamat (fisik)

F = ρ⋅a⋅H⋅g

Dalam kasus tonge penuh air yang kita miliki:

F = ρ⋅a⋅H⋅g = 1000 (kg/m^3) ⋅0.6362 m^2⋅1.30 m⋅10 (m/s^2) = 8271 n.

Gaya telah dihitung di Newton dan setara dengan 827 kg-F, nilai yang cukup dekat dengan satu ton. Tekanan di bagian bawah laras adalah:

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

Tekanan telah dihitung dalam Pascal (PA) yang merupakan unit tekanan dalam sistem tindakan internasional jika. Suasana tekanan setara dengan 101325 PA = 101,32 kPa.

Tekanan di bagian bawah tabung vertikal

Pertimbangkan tabung dengan diameter interior 1 cm dan dengan tinggi yang sama dengan tong, yaitu 1,30 meter. Tabung ditempatkan secara vertikal dengan ujung bawahnya disegel dengan tutup melingkar dan diisi dengan air di ujung atasnya.

Mari kita hitung terlebih dahulu area bagian bawah tabung:

A = π⋅r^2 = 3.14 * (0,5 cm)^2 = 0,785 cm^2 = 0,0000785 m^2.

Berat air yang terkandung dalam tabung dihitung sesuai dengan formula berikut:

F = ρ⋅a⋅H⋅g = 1000 (kg/m^3) ⋅0.0000785 M^2⋅1.30 m⋅10 (m/s^2) = 1.0 n.

Artinya berat air adalah 0,1 kg-f yang hanya 100 gram.

Mari kita menghitung tekanan sekarang:

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

Menakjubkan! Tekanannya sama dengan tong. Ini adalah paradoks hidrostatik.

Eksperimen

Tekanan di bagian bawah pengisian barel bar pascal.

Itu dapat melayani Anda: kekuatan mekanis: apa itu, aplikasi, contoh

Gambar 2. Blaise Pascal (1623-1662). Sumber: Palace of Versailles [domain publik].Tekanan di ujung bawah tabung akan diberikan oleh:

P = f/a = ρ⋅a⋅H⋅g/a = ρ⋅g⋅h = 1000*10*9 pa = 90000 pa = 90 kPa.

Perhatikan bahwa dalam ungkapan sebelumnya area tersebut KE Itu dibatalkan, tidak peduli apakah itu adalah area besar atau kecil seperti tabung. Dengan kata lain, tekanan tergantung pada ketinggian permukaan sehubungan dengan bagian bawah, terlepas dari diameternya.

Mari kita tambahkan tekanan ini tekanan laras itu sendiri di bagian bawahnya:

P_Tot = 90 kPa + 13 kPa = 103 kPa.

Untuk mengetahui berapa banyak kekuatan yang diterapkan di bagian bawah laras, kami melipatgandakan tekanan total dengan area latar belakang barel.

F_Tot = PTot * A = 103000 PA * 0,6362 m^2 = 65529 N = 6553 kg-F.

Artinya bagian bawah barel mendukung 6,5 ton berat badan.

Dipraktikkan

Eksperimen Barrel Pascal mudah direproduksi di rumah, asalkan dibuat dalam skala yang lebih kecil. Untuk ini, tidak hanya perlu mengurangi dimensi, tetapi juga mengganti barel dengan kapal atau wadah yang memiliki ketahanan tekanan yang lebih rendah.

Bahan

1- Sebuah kapal sekali pakai polystyrene dengan tutupnya. Menurut negara berbahasa Spanyol, polystyrene dengan berbagai cara: gabus putih, unicel, polyespan, busa, anime dan nama lain disebut polystyrene. Kapal -kapal dengan tutup ini biasanya dicapai di lokasi penjualan makanan cepat saji.

2- Selang plastik, lebih disukai berdiameter 0,5 cm atau lebih kecil dan antara 1,5 hingga 1,8 m panjangnya.

3- Pita perekat untuk pengemasan.

Prosedur untuk melakukan percobaan

- Mengebor penutup kaca polystyrene dengan bantuan bor.

Dapat melayani Anda: apa momen magnetis?

- Lewati selang melalui lubang tutup, sehingga sebagian kecil selang di dalam kaca melewati.

- Tutup rapi dengan pita yang dikemas persimpangan selang dengan tutup di kedua sisi tutupnya. 

- Tempatkan tutupnya ke gelas dan juga disegel dengan pita yang berkuasa.

- Letakkan gelas di lantai, dan kemudian Anda harus meregangkan dan menaikkan selang. Bisa berguna untuk bangkit menggunakan lereng, trotoar atau tangga.

- Isi gelas dengan air melalui selang. Ini dapat dibantu dengan corong kecil yang ditempatkan di ujung selang untuk memfasilitasi pengisian.

Ketika gelas diisi dan permukaan air mulai naik melalui selang, tekanan meningkat. Ada saatnya kaca polystyrene tidak mendukung tekanan dan ledakan, seperti halnya Pascal menunjukkannya dengan laras yang terkenal.

Referensi

1. Pers hidrolik. Dipulihkan dari Encyclopædia Britannica: Britannica.com.
2. Tekanan hidrostatis. Pulih dari sensor satu: sensorsone.com
3. Tekanan hidrostatis. Diperoleh dari Glosarium Minyak: Glosarium.Ladang minyak.SLB.com
4. Prinsip dan hidrolika Pascal. National Aeronautics and Space Aministrasi (NASA). Diperoleh dari: GRC.pot.Pemerintah.
5. Serway, r., Jewett, J. (2008). Fisika untuk Sains dan Teknik. Volume 2. Meksiko. Editor Pembelajaran Cengage. 367-372.
6. Apa itu tekanan hidrostatik: tekanan dan dept cairan. Dipulihkan dari Pusat Aktivitas Matematika dan Sains: Edinformatika.com
7. Kontrol Mangkuk Kontrol AC Manual. Bab 01 Prinsip -prinsip tekanan.