מנומטר, מכבש הידראולי, וחוקי פסקל

שימוש בתכונות הלחץ נעשה עוד בימי קדם (ועד ימנו) במכשיר הנקרא מכבש הידראולי. מכשיר זה מאפשר להרים משאות גדולים על-ידי הפעלת כוח קטן יחסית. במכבש הידראולי משתמשים בעיקרון של הגברת כוח על-ידי שימוש בשני צילינדרים כמתואר באיור. בתוך הצילינדר הקטן קיים לחץ P1 הנוצא על-ידי כוח F1 המופעל על בוכנה 1. לחץ זה מועבר בעזרת צינור לצילינדר הגדול. לחץ זה יוצר באמצעות הבוכנה הגדולה כוח יותר גדול. 

משימה:

לפניך תרשים של מערכת הידראולית שתפקידה להרים משאות כבדים:

נתונים:

מכשיר למדידת לחץ  - מנומטר  Manometer

אחד המכשירים הפשוטים אך המדויקים ביותר למדידת לחץ הוא מנומטר. הדרך כלל מכניסים למנומטר כספית שמשקלה הסגולי גבוה והוא: γ=135340 .

באיור לשאלה זו מתואר צינור U שבתוכו כספית. קצהו האחד של הצינור פתוח לאטמוספרה, וקצהו השני — סגור.

הלחץ האטמוספרי Po הוא בחלק הפתוח של המונומטר. אם H=0.2 m קבע:

א. אם הלחץ בנקודה B גדול מן הלחץ בנקודה A, קטן ממנו או שווה לו. נמק את תשובתך.

ב. המשקל הסגולי של הכספית שבצינור הוא: γ=135340 , חשב את הלחץ באזור A .

ג.  לאיזה עומק נדרש להשקיע את המנומטר במעמקי הים כדי שהגובה H ישתנה והלחץ בנקודה B יקטן?

חוקי בלז פסקל (Blaise Pascal – 1623-1662) - סיכום

הערה הסטורית: הנער בלז הצעיר עבד במשך 3 שנים ופיתח, בגיל 18 את המחשב המכני הראשון.

מסקנות פסקל עבור נוזל שצפיפותו קבועה:

1.  בכל הנקודות המצויות באותו מישור אופקי (באותו עומק) בנוזל שורר לחץ זהה.

2.  עוצמת הלחץ הפועל בנוזל בנקודה מסוימת תלויה:

• בעומקה האנכי של הנקודה

• במשקל הסגולי של הנוזל

• אינה תלויה בגודל או צורת השטח עליו פועל הנוזל (פרדוקס הידרוסטטי).

• תוספת לחץ חיצונית מועברת במידה שווה לכל כיוון ולכל מקום בתוך נוזל.