Legea lui Pascal spune că atunci când presiunea în orice punct al unui fluid static într-un sistem închis este schimbată, schimbarea presiunii se va dispersa în mod egal în fluid. Adică, presiunea într-un punct îndepărtat de regiunea schimbării se va schimba cu aceeași valoare ca un punct din apropiere. Un sistem închis poate fi pur și simplu un container închis sau poate fi ceva mai complex, cum ar fi două sau mai multe containere interconectate; important este că niciun fluid nu poate intra sau ieși din sistem. De asemenea, este important de menționat că, în fizică, un fluid poate fi fie un lichid, fie un gaz. Legea poate fi demonstrată printr-o serie de experimente simple și are aplicații importante, cum ar fi în presa hidraulică.
Principiul a fost numit după matematicianul și filozoful francez Blaise Pascal, care l-a descoperit în anii 1600. Se aplică situațiilor statice și nu condițiilor dinamice în care alți factori ar putea afecta valorile presiunii. De exemplu, nu se aplică fluidelor care sunt în mișcare sau supuse temperaturilor în schimbare.
demonstraţii
Există o varietate de experimente cu legea lui Pascal care pot fi folosite pentru a demonstra efectul. Pascal însuși a arătat că funcționează umplând un butoi cu apă și introducând o țeavă lungă în vârf. Când a turnat apă în vârful țevii, butoiul a izbucnit. Greutatea apei din țeavă a provocat o creștere a presiunii în interiorul butoiului care s-a împins de părțile laterale până ce au cedat.
Poate că cel mai elementar mod de a demonstra legea acasă presupune pur și simplu strângerea unui balon. În acest exemplu, pereții flexibili ai containerului arată modul în care creșterea presiunii cauzată de strângere este dispersată în balon. Balonul se va bomba uniform în toate direcțiile, nu doar în partea opusă celei care este stors.
Într-o altă demonstrație obișnuită, o sticlă este umplută până în partea de sus cu apă și niște capete de bețișoare de chibrit sunt aruncate în ea, astfel încât să plutească. Gâtul unui balon umflat este întins peste sticla și apoi stors ușor. Capetele de bețișoare de chibrit se scufundă acum la o anumită distanță în apă. Acest lucru se datorează faptului că creșterea presiunii datorată strângerii balonului este transmisă în jos în apă, forțând o parte din ea în capetele poroase de bețișoare de chibrit și provocându-le să se scufunde, din cauza greutății suplimentare. Când presiunea de pe balon este îndepărtată, presiunea apei scade, presiunea aerului din capetele de chibrit forțează apa să iasă, iar acestea plutesc din nou.
aplicatii
Poate cea mai cunoscută aplicație a legii lui Pascal este presa hidraulică, un dispozitiv care transformă o forță mică într-una mai mare. În general, constă din două camere conectate, fiecare cu un piston – o barieră mobilă care poate fi împinsă în jos sau trasă în sus fără a permite fluidului să scape – și care conține un fluid care nu poate fi comprimat. O combinație cameră-piston este mai mare decât cealaltă: aceasta este „ieșirea”. Ideea este că o forță mică aplicată pistonului mai mic sau „de intrare” va avea ca rezultat o forță de ieșire mai mare. Apăsând în jos pe intrare crește presiunea, iar această creștere va fi aceeași față de pistonul de ieșire mai mare.
Calcularea forței de ieșire
Forța de ieșire se calculează împărțind aria pistonului de ieșire la aria pistonului de intrare apoi înmulțind rezultatul cu forța de intrare. Dacă pistonul de ieșire are de zece ori suprafața de intrare, forța de ieșire va fi de zece ori forța de intrare. De exemplu, dacă forța de intrare este de 5 unități, aria de intrare este de 2 unități și aria de ieșire este de 20 de unități, forța de ieșire va fi de 50 de unități. În acest fel, obiectele grele pot fi ridicate fără a fi nevoie să aplici o forță mare.
Asta nu înseamnă că surplusul de energie apare din senin. Valoarea cu care pistonul de ieșire este ridicat va fi mai mică decât valoarea cu care pistonul de intrare este apăsat, ceea ce uniformizează lucrurile. În exemplul de mai sus, dacă pistonul de intrare este împins în jos cu 10 unități, pistonul de ieșire va fi ridicat cu 1 unitate. Principiul este similar cu utilizarea unei pârghii pentru a ridica o piatră. Mecanismele hidraulice de multe tipuri, cum ar fi sistemele de frânare ale aeronavelor și ale unor vehicule, se bazează pe legea lui Pascal.