Legea lui Pascal

De la Wikipedia, enciclopedia liberă
Dispozitive hidraulice de ridicare și presare

Legea lui Pascal sau principiul transmiterii presiunii de fluid (de asemenea, principiul lui Pascal[1][2][3]) este un principiu în mecanica fluidelor, care afirmă că o modificare a presiunii care apare oriunde într-un fluid incompresibil aflat în incintă închisă este transmis de-a lungul fluidului astfel că aceeași schimbare are loc peste tot în incintă.[4] Legea a fost stabilită de matematicianul francez Blaise Pascal în 1653 și publicată în 1663.[5][6]

Definiție[modificare | modificare sursă]

Presiunea ca o funcție a altitudinii/adâncimii. Exemplificarea presiunii în apă și în aer. Legea lui Pascal se aplică fluidelor.

Legea lui Pascal este definită ca:

„O modificare a presiunii în orice punct al unui fluid închis în repaus este transmisă nediminuată în toate punctele din fluid.

Presiunea exercitată asupra unui fluid într-un recipient închis este transmisă în mod egal și nediminuat către toate părțile recipientului și acționează în unghi drept față de pereții de închidere.

Definiție alternativă: presiunea aplicată oricărei părți a lichidului închis va fi transmisă în mod egal în toate direcțiile prin lichid.”

Acest principiu este formulat matematic astfel:

este presiunea hidrostatică (dată în pascali în SI) sau diferența de presiune în două puncte dintr-o coloană de fluid, datorită greutății fluidului.

(ro) este densitatea fluidului (în kilograme pe metru cub în sistemul internațional de unități/SI)

este accelerația datorată gravitației (utilizând în mod normal accelerația la nivelul mării datorită gravitației Pământului, în metri pe secundă la pătrat)

Explicația intuitivă a acestei formule este că schimbarea presiunii între două cote se datorează greutății fluidului dintre cote. Alternativ, rezultatul poate fi interpretat ca o schimbare de presiune cauzată de schimbarea energiei potențiale pe unitate de volum a lichidului datorită existenței câmpului gravitațional. Variația cu înălțimea însă nu depinde de alte presiuni suplimentare. Prin urmare, legea lui Pascal poate fi interpretată ca spunând că orice modificare în presiunea aplicată într-un punct dat al fluidului este transmisă nediminuată în întregul fluid.

Formula este un caz specific al ecuațiilor Navier-Stokes fără termeni de inerție și viscozitate.[7]

Aplicații ale legii lui Pascal[modificare | modificare sursă]

  • Scafandrii trebuie să înțeleagă acest principiu. La o adâncime de 10 metri sub apă, presiunea este de două ori mai mare decât presiunea atmosferică la nivelul mării (de aproximativ 100 kilopascali) și crește cu aproximativ 100 kPa pentru fiecare creștere de 10 m în adâncime.[8]
  • De regulă legea lui Pascal se aplică spațiului limitat (flux static), dar, datorită procesului de curgere continuă, principiul lui Pascal poate fi aplicat mecanismului de extracție prin injecție de gaz comprimat (care poate fi reprezentat ca un tub U cu pistoane la ambele capete).

Butoiul lui Pascal[modificare | modificare sursă]

O ilustrare a experimentului cu butoiul lui Pascal din Forțele naturii de Amédée Guillemin (1872).

Butoiul lui Pascal este numele unui experiment de hidrostatică, realizat de Pascal în 1646.[9] În experiment, s-ar fi introdus un tub lung vertical într-un butoi umplut cu apă. Când apa a fost turnată în tubul vertical, creșterea presiunii hidrostatice a făcut ca butoiul să explodeze.[9]

Experimentul nu este menționat nicăieri în lucrările conservate ale lui Pascal și poate fi apocrif, atribuit lui de către autori francezi din secolul al XIX-lea, unde experimentul era cunoscut sub numele de crève-tonneau (cu aproximație: „spărgător de butoaie”);[10] cu toate acestea, experimentul rămâne asociat cu Pascal în multe manuale de fizică elementară.[11]

Note[modificare | modificare sursă]

  1. ^ „Pascal's principle - Definition, Example, & Facts”. britannica.com. Arhivat din original la . Accesat în . 
  2. ^ „Pascal's Principle and Hydraulics”. www.grc.nasa.gov. Arhivat din original la . Accesat în . 
  3. ^ „Pressure”. hyperphysics.phy-astr.gsu.edu. Arhivat din original la . Accesat în . 
  4. ^ Bloomfield, Louis. (). How Things Work: The Physics of Everyday Life (ed. Third). John Wiley & Sons. p. 153. ISBN 0-471-46886-X. 
  5. ^ Blaise Pascal, Traitez de l'Equilibre des Liqueurs (Treatise on the Equilibrium of Fluids), Paris, 1663.
  6. ^ O'Connor, John J.; Robertson, Edmund F., „Legea lui Pascal”, MacTutor History of Mathematics archive, University of St Andrews .
  7. ^ Acheson, D. J. (1990), Elementary Fluid Dynamics, Oxford Applied Mathematics and Computing Science Series, Oxford University Press, ISBN: 978-0-19-859679-0
  8. ^ Acott, Chris (). „The diving "Law-ers": A brief resume of their lives”. South Pacific Underwater Medicine Society Journal. 29 (1). ISSN 0813-1988. OCLC 16986801. Arhivat din original la . Accesat în . .
  9. ^ a b Merriman, Mansfield (). Treatise on hydraulics (ed. 8). J. Wiley. p. 22. 
  10. ^ probabil prima dată într-un context educațional; atribuirea este găsită sub acest nume în A. Merlette, L'encyclopédie des écoles, journal de l'enseignement primaire et professionnel (1863) p. 284 Arhivat în , la Wayback Machine.: l'expérience du crève-tonneau réalisée pour la première fois par le célèbre Biaise Pascal. Ernest Menu de Saint-Mesmin, Problèmes de mathématiques et de physique: donnés dans les Facultés des science et notamment à la Sorbonne, avec les solutions raisonnées, L. Hachette (1862), p. 380 „copie arhivă”. Arhivat din original în . Accesat în . .
  11. ^ see e.g. E. Canon-Tapia in: Thor Thordarson (ed.) Studies in Volcanology, 2009, ISBN: 9781862392809, p. 273.
Adus de la https://ro.wikipedia.org/w/index.php?title=Legea_lui_Pascal&oldid=16124748