Le célèbre philosophe, mathématicien et physicien français du XVIIe siècle Blaise Pascal a apporté une contribution importante au développement de la science moderne. L'une de ses principales réalisations a été la formulation de la loi dite de Pascal, qui est associée à la propriété des substances fluides et à la pression qu'elles créent. Examinons de plus près cette loi.
Courte biographie du scientifique
Blaise Pascal est né le 19 juin 1623 à Clermont-Ferrand, en France. Son père était vice-président de la perception des impôts et mathématicien, et sa mère appartenait à la classe bourgeoise. Dès son plus jeune âge, Pascal a commencé à s'intéresser aux mathématiques, à la physique, à la littérature, aux langues et aux enseignements religieux. Il a inventé une calculatrice mécanique capable d'effectuer des additions et des soustractions. Il a passé beaucoup de temps à étudier les propriétés physiques des corps fluides, ainsi qu'à développer les concepts de pression et de vide. L'une des découvertes importantes du scientifique était le principe qui porte son nom - la loi de Pascal. Blaise Pascal mourut en 1662 à Paris des suites d'une paralysie des jambes - une maladie quiqui l'accompagna à partir de 1646.
Concept de pression
Avant de considérer la loi de Pascal, parlons d'une quantité physique telle que la pression. C'est une grandeur physique scalaire désignant la force qui agit sur une surface donnée. Lorsqu'une force F commence à agir sur une surface d'aire A perpendiculaire à celle-ci, alors la pression P est calculée à l'aide de la formule suivante: P=F / A. La pression est mesurée dans le Système international d'unités SI en pascals (1 Pa=1 N/m2), c'est-à-dire en l'honneur de Blaise Pascal, qui a consacré nombre de ses ouvrages à la question de la pression.
Si la force F agit sur une surface donnée A non perpendiculairement, mais à un certain angle α par rapport à elle, alors l'expression de la pression prendra la forme: P=Fsin(α)/A, dans ce cas Fsin(α) est la composante perpendiculaire de la force F à la surface A.
Loi de Pascal
En physique, cette loi peut être formulée comme suit:
La pression appliquée à une substance fluide pratiquement incompressible, qui est en équilibre dans un récipient à parois indéformables, est transmise dans toutes les directions avec la même intensité.
Vous pouvez vérifier l'exactitude de cette loi comme suit: vous devez prendre une sphère creuse, y faire des trous à divers endroits, alimenter cette sphère avec un piston et la remplir d'eau. Maintenant, en appliquant une pression sur l'eau avec le piston, vous pouvez voir comment elle se déverse de tous les trous à la même vitesse, ce qui signifie que la pression de l'eau dans la zone de chaque trou est la même.
Liquides et gaz
La loi de Pascal est formulée pour les substances fluides. Les liquides et les gaz relèvent de ce concept. Cependant, contrairement aux gaz, les molécules qui forment un liquide sont situées à proximité les unes des autres, ce qui confère aux liquides une propriété telle que l'incompressibilité.
Du fait de la propriété d'incompressibilité d'un liquide, lorsqu'une pression finie est créée dans un certain volume de celui-ci, elle se transmet dans toutes les directions sans perte d'intensité. C'est exactement ce qu'est le principe de Pascal, qui est formulé non seulement pour les fluides, mais aussi pour les substances incompressibles.
Considérant la question de la "pression des gaz et de la loi de Pascal", dans cette optique, il faut dire que les gaz, contrairement aux liquides, sont facilement compressés sans conserver de volume. Cela conduit au fait que lorsqu'une pression externe est appliquée à un certain volume de gaz, elle est également transmise dans toutes les directions et directions, mais en même temps elle perd en intensité, et sa perte sera d'autant plus forte que la densité sera faible du gaz.
Ainsi, le principe de Pascal n'est valable que pour les milieux liquides.
Principe Pascal et machine hydraulique
Le principe de Pascal est utilisé dans divers dispositifs hydrauliques. Afin d'utiliser la loi de Pascal dans ces appareils, la formule suivante est valable: P=P0+ρgh, ici P est la pression qui agit dans le liquide à la profondeur h, ρ - est la masse volumique du liquide, P0 est la pression appliquée à la surface du liquide, g (9, 81m/s2) - accélération en chute libre près de la surface de notre planète.
Le principe de fonctionnement d'une machine hydraulique est le suivant: deux cylindres de diamètres différents sont connectés l'un à l'autre. Ce récipient complexe est rempli d'un liquide, tel que de l'huile ou de l'eau. Chaque cylindre est muni d'un piston afin qu'il ne reste pas d'air entre le cylindre et la surface du liquide dans le récipient.
Supposons qu'une certaine force F1 agit sur un piston dans un cylindre de plus petite section, alors elle crée une pression P1 =Fa 1/La1. Selon la loi de Pascal, la pression P1 sera instantanément transférée à tous les points de l'espace à l'intérieur du liquide conformément à la formule ci-dessus. En conséquence, la pression P1 avec la force F2=P1 A 2=F1La2/La1. La force F2 sera dirigée à l'opposé de la force F1, c'est-à-dire qu'elle aura tendance à pousser le piston vers le haut, alors qu'elle sera supérieure à la force F1 exactement autant de fois que la section transversale des cylindres de la machine diffère.
Ainsi, la loi de Pascal vous permet de soulever de grosses charges avec de petites forces d'équilibrage, ce qui est une sorte de levier d'Archimède.
Autres applications du principe de Pascal
La loi considérée est utilisée non seulement dans les machines hydrauliques, mais trouveapplication plus large. Vous trouverez ci-dessous des exemples de systèmes et d'appareils dont le fonctionnement serait impossible si la loi de Pascal n'était pas valide:
- Dans les systèmes de freinage des voitures et dans le système ABS antiblocage bien connu, qui empêche les roues de la voiture de se bloquer pendant le freinage, ce qui aide à éviter les dérapages et les glissades du véhicule. De plus, le système ABS permet au conducteur de garder le contrôle du véhicule lorsque celui-ci effectue un freinage d'urgence.
- Dans tout type de réfrigérateurs et de systèmes de refroidissement où la substance de travail est une substance liquide (fréon).
