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法學帕斯卡定律及其應用
介紹
流體壓力原理在“帕斯卡定律”定義的機器中得到傳遞，它揭示了力的方向。流體容器中的力方向指向壓力點，力的變化到處發生。帕斯卡原理與流體力學有關。這種力傳遞原理在現代的應用是液壓系統，該系統基於布萊茲·帕斯卡大約在1650年發表的“帕斯卡定律”。
關於帕斯卡定律的資訊
“帕斯卡定律”被認為是關於力轉換的陳述，其中壓力點可以在不損失力的前提下傳遞。在現實世界的例子中，如果一個封閉容器內充滿水，則施加在任何一點的力都將傳遞到容器的壁上。
流體中的壓力點是可持續的，並且在所有不同方向上保持相等。力的傳遞過程形成了能量構造 (Hernandez, 2020)。此外，能量總和保持不變。在壓力發展過程中，根據活塞的輸出和輸入構建阻力。
圖1：“帕斯卡定律”的簡化形式
產生的壓力將迫使其向下移動，其中流體在容器的每個部分都平等地作用。沒有流動阻力就無法產生流體壓力。在這種情況下，活塞輸出的工具與阻力功率相連。當外力作用於充滿液體的容器的任何部分時，它將以相同的方式在所有方向上均勻地傳遞，並且壓力將作用於容器壁上。
從一側（輸入）施加的力 (F1) 將移動距離 (d1)，這將等於另一側（輸出）的相同力 (F2)。
圖2：帕斯卡定律的解釋
帕斯卡定律的應用
“帕斯卡定律”主要用於現代世界標準的液壓系統中，並應用於力的方向。以下是“帕斯卡定律”的主要例項：
液壓升降機
升降機用於不同的功能過程，用於在不同的場景中提升重物。在不同的行業、運輸、建築工作等中，升降機的使用是常規的。根據帕斯卡原理，壓力由活塞內部的目標決定，該活塞提供足夠的力來向上移動物體或透過向正確方向施加壓力來提升物體。液壓缸將流體的動力轉換為力，並在流體中產生壓力，該壓力由液壓發動機控制。
液壓千斤頂
液壓千斤頂的工作過程如下：它用於提升重物的一部分以進行修理。它的設計類似於一個封閉的容器，該容器包含連線的小型和大型氣缸。在提升物體的過程中，一旦手柄被推動，閥門關閉，這驅動一個活塞對大缸施加力，大缸也額外施加力來透過手柄的持續上下運動來提升物體 (Farida et al. 2019)。小缸需要比大缸移動更大的距離。
圖3：液壓千斤頂
液壓系統
在現代，液壓系統以流體運動的實際應用為工作原理。它與“帕斯卡定律”的理論基礎相關。在不同的行業中，液壓系統用於不同的目的。在實際世界中，一些原理甚至應用於密度通常變化的氣體。在工業的不同階段，液壓動力系統的用例越來越多地與技術的利用相結合 (Permana et al. 2021)。在汽車工業中，液壓系統的用途在於使用應用壓力公式操作制動器和齒輪。
液壓系統的工作方式
液壓升降機允許技術使用小的輸入功率來產生更大的輸出功率。這是由於作用在一個活塞上的力等於第二個活塞的力。換句話說，流體內的力保持不變，壓力流向容器壁。
帕斯卡原理的例子
液壓技術可以提高或降低其中涉及的力。為了使力更大，壓力涉及更大的尺寸。例如，如果100牛頓的力作用在左缸上，而右缸的位置是其五倍，則輸出力約為500牛頓。液壓技術類似於簡單的槓桿，但它們具有可以透過彎曲的杆一次將力傳遞到多個位置的優點。
帕斯卡定律的證明
考慮一個充滿液體的四個圓柱形容器。容器的活塞為A、B、C和D，橫截面積分別為a、2a、3a和4a。所有位置都已正確安裝，活塞 (a) 將被施加力 (F) 推動。在這種情況下，活塞的壓力將為P = F/a。其他三個活塞將由於施加的壓力 (F) 而移動。
如果容器完全充滿液體，則壓力將向所有不同方向傳遞。在這種情況下，所有其他活塞都將向外移動。為了使它們回到實際位置，將對它們施加力。因此，在一點上施加力將以相同的方式指向容器或物體的各個部分。
圖4：帕斯卡力的原理
結論
帕斯卡原理的分類用於不同的用例，其中力的應用很重要。將施加的力均勻分佈的定律使用能量分離。此外，根據該定律，如果A是物體的較小橫截面，則壓力P =F/A透過液體傳遞到連線有較大活塞位置B的較大缸，這導致P × B的向上壓力。因此，活塞將能夠承受很大的力來提升物體。
常見問題
Q1. 什麼是帕斯卡原理？
作用於充滿液體的容器上的外部壓力將向容器壁的所有方向傳遞。
Q2. 帕斯卡定律可以應用於氣體嗎？
帕斯卡定律的主要應用是不可壓縮的液體；但是，它可以應用於氣體。
Q3. 帕斯卡定律在現代世界的應用是什麼？
液壓系統是帕斯卡定律在現代世界中應用最好的技術。
Q4. 帕斯卡定律的原理是什麼？
根據帕斯卡的陳述，靜止流體中某一點的壓力或張力將在所有方向上相等。施加的壓力始終以相同的幅度向圓柱壁的每個點傳遞。
參考文獻
期刊
Farida, I., Kheiriah, R., Sari, S., & Irwansyah, F. S. (2019, December). Application of the principle of hydraulic cranes on the conductivity tester. In Journal of Physics: Conference Series (Vol. 1402, No. 5, p. 055072). IOP Publishing. Retrieved from: https://iopscience.iop.org/article/10.1088/1742-6596/1402/5/055072/pdf
Hernandez, H. (2020). Testing Pascal’s Law in Gases using Free Fall Experiments. ForsChem Research Reports, 5, 2020-12.
Permana, H., Bakri, F., Salsabila, I. H., Ambarwulan, D., Muliyati, D., & Sumardani, D. (2021). The Development of Augmented Reality Application to Explore Fluid Concepts. Jurnal Penelitian & Pengembangan Pendidikan Fisika, 7(1), 53-60. Retrieved from: http://journal.unj.ac.id/
網站
Alamy (2022). About diagram of Pascal’s law, Retrieved from: https://www.alamy.com/pascals-law-infographic-diagram-vector-illustration-image336973982.html [Retrieved on: 6th June 2022]
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