Hukum Pascal untuk cairan dan gas mengatakan bahwa tekanan, merambat dalam suatu zat, tidak mengubah kekuatannya dan ditransmisikan ke segala arah secara merata. Zat cair dan gas berperilaku di bawah tekanan dengan beberapa perbedaan. Perbedaan ini disebabkan oleh perilaku partikel dan berat gas dan cairan. Dalam artikel ini, kami akan mempertimbangkan semua ini secara rinci dengan bantuan eksperimen visual.
Apakah tekanan fluida ditransmisikan
Mari kita ambil bejana silinder, yang tertutup rapat dari atas oleh piston. Ada cairan di dalamnya, dan berat ada di piston. Ia memberikan tekanan dengan gaya yang sama dengan beratnya. Tekanan ini ditransfer ke fluida. Molekulnya, tidak seperti partikel benda padat, dapat dengan bebas bergerak relatif satu sama lain. Tidak ada urutan yang ketat dalam pengaturannya, mereka tersebar secara acak.
Pengetahuan fiturgerakan partikel zat yang berbeda di masa depan akan membantu kita memahami hukum Pascal untuk cairan dan gas. Bagaimana molekul-molekul cair akan berperilaku jika kita bekerja pada mereka dengan gaya tekanan berat? Pengalaman akan membantu kami menjawab pertanyaan ini.
Bagaimana cairan berperilaku di bawah tekanan
Model cairannya adalah manik-manik kaca, dan model wadahnya adalah kotak tanpa penutup. Bola, serta partikel zat cair, bergerak bebas dalam wadah. Ambil item apa pun yang lebarnya sama dengan lebar kotak. Ini akan meniru piston.
Tekan piston pada cairan. Bagaimana molekulnya berperilaku? Kami melihat bahwa mereka menekan baik di bagian bawah wadah maupun di dindingnya. Mereka saling mendorong dan mencoba untuk keluar dari kotak. Jika itu adalah cairan nyata, maka itu akan cenderung keluar dari bejana. Kemudian, ketika mempelajari hukum Pascal untuk cairan dan gas, kita akan melihat ini dalam praktik. Karena fakta bahwa molekul bergerak bebas, tekanan yang diberikan oleh berat ditransmisikan ke samping dan ke bawah. Dan apa jadinya jika cairan diganti dengan gas?
Bagaimana udara berperilaku di bawah tekanan
Katakanlah kita memiliki silinder dengan piston yang diisi dengan udara. Tempatkan beban di atas piston. Bagaimana tekanan diterapkan pada gas yang ditransmisikan? Saat piston bergerak ke bawah, jarak antara molekul di bagian atas gas berkurang, tetapi tidak lama. Kecepatan molekul gas adalah ratusan meter per detik. Jarak antara mereka jauh lebih besar dari ukuran mereka. Mereka bergerak ke arah yang acak dan saling bertabrakan.
Saat pistonjatuh, partikel hanya terkunci dalam volume yang lebih kecil. Akibatnya, mereka lebih sering mengenai dinding bejana, dan ketika volume gas berkurang, tekanannya meningkat. Postulat ini harus diingat, agar nantinya lebih mudah memahami hukum Pascal untuk zat cair dan gas. Jumlah denyut per detik per sentimeter persegi hampir sama. Ini berarti bahwa tekanan yang dihasilkan piston diteruskan ke segala arah tanpa perubahan.
Transfer tekanan ke arah yang berbeda
Hukum Pascal, transfer tekanan oleh cairan dan gas tidak dapat dipahami jika seseorang tidak memahami satu keanehan: bagaimana kita menekan ke bawah, dan tekanan ditransfer ke bawah dan ke samping? Tetapi bagaimana jika sebuah tabung dipasang pada silinder, apakah tekanan akan diteruskan ke atas melaluinya? Mari bereksperimen.
Ambil dua jarum suntik berisi air dan hubungkan dengan tabung. Mari kita amati bagaimana tekanan akan ditransmisikan oleh cairan yang ada di dalam spuit. Tekan pada pendorong satu jarum suntik. Gaya tekanan pada piston, dan karenanya pada cairan, diarahkan ke bawah. Namun, kita melihat bahwa piston dari jarum suntik kedua naik. Ternyata tekanan, yang ditransmisikan melalui tabung, mengubah arah gaya. Menariknya, jarum suntik dapat ditempatkan tidak hanya secara vertikal, tetapi juga pada sudut yang tepat satu sama lain. Hasilnya akan sama.
Tuang airnya, dan akan ada udara di dalam spuit. Mari kita ulangi pengalamannya. Selama percobaan, kita akan melihat bahwa gas juga mentransmisikan tekanan ke segala arah. Hanya ada satu perbedaan dengan cairan. Jika Anda menurunkan piston satusemprit ke bawah dan kencangkan dengan jari Anda, lalu saat Anda menekan piston semprit lain, gas akan memampatkan. Volumenya akan berkurang sekitar dua kali, dan piston akan berusaha untuk bangkit. Gas ini, berusaha meningkatkan volumenya, menyebabkan piston bergerak ke atas. Lain halnya dengan cairan, tidak mungkin memampatkannya dengan mudah.
Hukum Pascal
Kami akan mempelajari transfer tekanan oleh cairan dan gas dengan bantuan pengalaman. Ini ditemukan oleh fisikawan Prancis Blaise Pascal. Ambil bola berongga tempat tabung gelas terpasang. Di berbagai bagian bola (atas, samping, bawah) ada lubang kecil. Sebuah piston ditempatkan di dalam tabung. Ini adalah alat khusus untuk mendemonstrasikan hukum Pascal.
Isi balon melalui tabung dengan air untuk melihat bagaimana perilakunya. Meskipun gravitasi bekerja pada bola dari atas ke bawah, tetesan air mengalir keluar dari lubang bola secara miring, ke samping, dan bahkan ke atas. Tentu saja, mereka sedikit menyimpang dari arah aslinya, karena gravitasi bekerja pada mereka. Kita melihat bahwa tekanan yang diberikan pada air diteruskan ke segala arah.
Jika bukan air kita mengambil asap dan melakukan percobaan ini, kita akan mengamati transfer tekanan dalam gas dengan mata kepala kita sendiri, karena asap adalah gas berwarna dengan partikel kecil jelaga atau tar. Karena sangat ringan, tidak akan terpengaruh oleh gravitasi, tidak akan menyimpang dari posisi aslinya seperti aliran air. Kita dapat menyimpulkan ini: tekanan yang diberikanpada cairan atau gas, ditransmisikan, tanpa mengubah gaya, ke titik mana pun dari cairan dan gas ke segala arah. Ini adalah hukum Pascal untuk cairan dan gas. Rumus: P=F/S dimana P adalah tekanan. Ini sama dengan rasio gaya F terhadap luas S, yang bekerja tegak lurus.
