O famoso filósofo, matemático e físico francês do século XVII Blaise Pascal deu uma importante contribuição para o desenvolvimento da ciência moderna. Uma de suas principais realizações foi a formulação da chamada lei de Pascal, que está associada à propriedade das substâncias fluidas e à pressão criada por elas. Vamos dar uma olhada nessa lei.
Breve biografia do cientista
Blaise Pascal nasceu em 19 de junho de 1623 em Clermont-Ferrand, França. Seu pai era vice-presidente de arrecadação de impostos e matemático, e sua mãe pertencia à classe burguesa. Desde jovem, Pascal começou a mostrar interesse em matemática, física, literatura, línguas e ensinamentos religiosos. Ele inventou uma calculadora mecânica que podia realizar adição e subtração. Ele passou muito tempo estudando as propriedades físicas dos corpos fluidos, bem como desenvolvendo os conceitos de pressão e vácuo. Uma das importantes descobertas do cientista foi o princípio que leva seu nome - a lei de Pascal. Blaise Pascal morreu em 1662 em Paris devido à paralisia das pernas - uma doença queque o acompanhou desde 1646.
Conceito de pressão
Antes de considerar a lei de Pascal, vamos lidar com uma quantidade física como a pressão. É uma grandeza física escalar que denota a força que atua sobre uma determinada superfície. Quando uma força F começa a agir sobre uma superfície de área A perpendicular a ela, então a pressão P é calculada usando a seguinte fórmula: P=F / A. A pressão é medida no Sistema Internacional de Unidades SI em pascal (1 Pa=1 N/m2), ou seja, em homenagem a Blaise Pascal, que dedicou muitos de seus trabalhos a a questão da pressão.
Se a força F age sobre uma dada superfície A não perpendicularmente, mas em algum ângulo α em relação a ela, então a expressão para a pressão terá a forma: P=Fsin(α)/A, neste caso Fsin(α) é a componente perpendicular da força F à superfície A.
Lei de Pascal
Em física, esta lei pode ser formulada da seguinte forma:
A pressão aplicada a uma substância fluida praticamente incompressível, que está em equilíbrio em um recipiente de paredes não deformáveis, é transmitida em todas as direções com a mesma intensidade.
Você pode verificar a exatidão desta lei da seguinte forma: você precisa pegar uma esfera oca, fazer furos em vários lugares, fornecer a essa esfera um pistão e preenchê-la com água. Agora, aplicando pressão na água com o pistão, você pode ver como ela sai de todos os furos na mesma velocidade, o que significa que a pressão da água na área de cada furo é a mesma.
Líquidos e gases
A lei de Pascal é formulada para substâncias fluidas. Líquidos e gases se enquadram neste conceito. No entanto, ao contrário dos gases, as moléculas que formam um líquido estão localizadas próximas umas das outras, o que faz com que os líquidos tenham a propriedade de incompressibilidade.
Devido à propriedade de incompressibilidade de um líquido, quando uma pressão finita é criada em um determinado volume dele, ela é transmitida em todas as direções sem perda de intensidade. É exatamente disso que trata o princípio de Pascal, que é formulado não apenas para fluidos, mas também para substâncias incompressíveis.
Considerando a questão da "pressão do gás e da lei de Pascal", a esta luz, deve-se dizer que os gases, ao contrário dos líquidos, são facilmente comprimidos sem reter volume. Isso leva ao fato de que, quando uma pressão externa é aplicada a um certo volume de gás, ela também é transmitida em todas as direções e direções, mas ao mesmo tempo perde intensidade e sua perda será tanto mais forte quanto menor for a densidade do gás.
Assim, o princípio de Pascal é válido apenas para meios líquidos.
Princípio Pascal e máquina hidráulica
O princípio de Pascal é utilizado em diversos dispositivos hidráulicos. Para utilizar a lei de Pascal nestes dispositivos, vale a seguinte fórmula: P=P0+ρgh, aqui P é a pressão que atua no líquido na profundidade h, ρ - é a densidade do líquido, P0 é a pressão aplicada à superfície do líquido, g (9, 81m/s2) - aceleração de queda livre perto da superfície do nosso planeta.
O princípio de funcionamento de uma máquina hidráulica é o seguinte: dois cilindros de diâmetros diferentes são conectados um ao outro. Este recipiente complexo é preenchido com algum líquido, como óleo ou água. Cada cilindro é fornecido com um pistão para que nenhum ar permaneça entre o cilindro e a superfície do líquido no recipiente.
Assuma que uma certa força F1 atua em um pistão em um cilindro com uma seção menor, então cria pressão P1 =F 1/A1. De acordo com a lei de Pascal, a pressão P1 será instantaneamente transferida para todos os pontos do espaço dentro do líquido de acordo com a fórmula acima. Como resultado, a pressão P1 com a força F2=P1 A 2=F1A2/A1. A força F2 terá direção oposta à força F1, ou seja, tenderá a empurrar o pistão para cima, enquanto será maior que a força F1 exatamente tantas vezes quanto a área da seção transversal dos cilindros da máquina difere.
Assim, a lei de Pascal permite levantar grandes cargas com pequenas forças de equilíbrio, que é uma espécie de alavanca de Arquimedes.
Outras aplicações do princípio de Pascal
A lei considerada é utilizada não apenas em máquinas hidráulicas, mas encontraaplicação mais ampla. Abaixo estão exemplos de sistemas e dispositivos cuja operação seria impossível se a lei de Pascal não fosse válida:
- Nos sistemas de freios dos carros e no conhecido sistema antibloqueio ABS, que evita que as rodas do carro bloqueiem durante a frenagem, o que ajuda a evitar derrapagens e derrapagem do veículo. Além disso, o sistema ABS permite que o motorista mantenha o controle do veículo quando este realiza uma frenagem de emergência.
- Em qualquer tipo de refrigerador e sistema de refrigeração onde a substância de trabalho é uma substância líquida (freon).
