- Característiques
- Fonaments de la xeringa de Pascal
- Principi de Pascal
- usos
- xeringues hidràuliques
- sistemes hidràulics
- excavadores hidràuliques
- referències
La xeringa de Pascal és un recipient indeformable de forma circular amb diversos forats en la seva superfície i un èmbol de pistó. Cada un d'aquests orificis està tapat amb cera o qualsevol altre material.
A l'omplir la xeringa amb aigua i oprimir l'èmbol, la pressió es transmet a tot el líquid i el fluid surt pels orificis. El fluid surt amb una força directament proporcional a la pressió exercida (imatge inferior, amb aigua com a fluid).
Font: Gabriel Bolívar
S'empra com a instrument als laboratoris per comprovar el principi de Pascal. La xeringa i el principi físic porten el mateix nom del seu creador: el científic, filòsof i religiós francès Blaise Pascal. Amb ella va demostrar el principi de Pascal, també conegut com a llei de Pascal. Pascal també va crear la premsa hidràulica, fonamentada en el seu mateix principi.
La xeringa de Pascal s'utilitza per comprovar el funcionament d'algunes màquines hidràuliques. Així mateix és útil en els estudis de la dinàmica i mecànica dels fluids.
El fonament de la funció de la xeringa s'empra en la construcció de sistemes hidràulics, i en maquinària pesada com excavadores hidràuliques; en l'aeronàutica, al tren d'aterratge, i també en els sistemes pneumàtics.
Característiques
La xeringa de Pascal és una bomba simple que presenta les següents característiques en la seva estructura:
-El cos de la xeringa és elaborada amb un material indeformable, no flexible i que resisteix la pressió.
-La superfície de l'recipient o cos de la xeringa de forma globular, presenta orificis de la mateixa mida, distribuïts uniformement.
-En els seus inicis la xeringa era de forma globular, rodona o esfèrica. Posteriorment han estat creades xeringues tubulars.
-Aquests orificis o forats han d'estar tapats o tancats parcial o temporalment abans d'omplir el recipient amb un fluid.
-El material que tanca aquestes perforacions ha de resultar fàcil de retirar quan s'exerceix la pressió sobre el líquid al seu interior.
-La xeringa posseeix un èmbol o pistó que encaixa perfectament en l'estructura de el cos de la xeringa.
-Empujando l'èmbol d'aquest instrument s'exerceix pressió sobre el fluid contingut en la xeringa.
-Dins de la xeringa el fluid ha de trobar-se en equilibri o repòs. Però una vegada que s'aplica la pressió amb el pistó, el líquid o gas surt pels orificis amb igual pressió.
Fonaments de la xeringa de Pascal
La xeringa de Pascal va ser creada amb les característiques descrites en l'apartat anterior. La xeringa funciona complint el principi de Pascal. Aquest principi explica com es dissemina la pressió que s'exerceix sobre un fluid estàtic o incompressible contingut en un recipient.
La xeringa de Pascal és el recipient de parets indeformables de forma circular, globular o rodona. Aquesta xeringa i les versions tubulars, conté o confina el fluid, líquid o gas, que es troba en equilibri.
A l'aplicar una pressió sobre l'èmbol o pistó de la xeringa, la pressió es transmet immediatament a el fluid que conté. El fluid impulsat per la força exercida sobre el pistó, tendeix a sortir amb la mateixa pressió pels orificis que posseeix la xeringa.
Es transmet la força dins de el fluid, que pot ser líquid com oli o aigua, o de naturalesa gasosa. S'ha comprovat que un pistó petit genera una força o pressió proporcional; i un pistó gran genera una força gran.
La majoria dels sistemes hidràulics utilitzen un fluid incompressible en els cilindres hidràulics amb el mateix fonament de la xeringa de Pascal.
Principi de Pascal
Però, quin és el principi de Pascal o llei de Pascal? És un principi científic de l'àrea de la física. Demostra que tota la pressió a què se sotmet un fluid confinat es dissemina en ell de forma uniforme.
El principi estableix que no hi ha cap pèrdua de pressió. Aquesta pressió arriba o es transmet amb la mateixa intensitat tant a el fluid com a les parets de l'recipient.
El recipient correspon a un sistema que conté tancat el fluid (líquid o gas), el qual inicialment es troba en estat d'equilibri.
La pressió aplicada és transmesa o transferida amb la mateixa intensitat en tots els punts i en totes les direccions de l'fluid. Aquest principi es compleix de forma independent de l'àrea en la qual s'apliqui la pressió a el fluid que es troba confinat.
Hi ha transferència d'energia uniforme en el sistema. És a dir, que tota la pressió a què se sotmet un fluid es dissemina en ell de forma uniforme.
La llei o principi de Pascal, constitueix el fonament de l'funcionament dels sistemes hidràulics. Aquests sistemes aprofiten que la pressió és la mateixa en totes les direccions. La pressió per l'àrea, serà la força que el fluid donarà als voltants de el sistema.
usos
La xeringa de Pascal s'usa en els laboratoris per realitzar les demostracions de el principi o llei de Pascal. Aquest es comprova en els laboratoris de docència i investigació; per exemple, el de mecànica de fluids.
xeringues hidràuliques
La xeringa de Pascal ha estat model o font d'inspiració per a la creació d'altres instruments de laboratori similars.
Es dissenyen xeringues hidràuliques tubulars, de plàstic, de metall, amb diferents característiques. Així mateix, s'han fet models que posseeixen xeringues amb diferents diàmetres de secció transversal, amb pistons o èmbols que varien de grandària.
sistemes hidràulics
Hi prototips de simuladors de sistemes hidràulics per avaluar el desplaçament de el fluid, la força aplicada i la pressió generada, entre d'altres variables.
Varietat de sistemes mecànics hidràulics funcionen amb el principi de la xeringa i la llei de pascal. En la frenada i tren d'aterratge dels avions, els pneumàtics, els elevadors hidràulics de vehicles, entre altres sistemes.
excavadores hidràuliques
Per tal de millorar el disseny d'excavadores hidràuliques es realitzen prototips fonamentats en la xeringa i el principi de Pascal.
S'efectuen anàlisi de les funcions de les excavadores emprades per excavar sota de la superfície de terra. S'experimenta específicament per optimitzar el funcionament dels eixos de sistema hidràulic, entre d'altres aspectes.
referències
- Jerphagnon, L. i Orcibal, J. (2018). Blaise Pascal. Encyclopædia Britannica. Recuperat de: britannica.com
- The Editors of Encyclopaedia Britannica. (20 de juliol del 2018). Pascal 's Principle. Encyclopædia Britannica. Recuperat de: britannica.com
- Hodanbosi, C. (1996). Pascal 's Principle and Hydraulics. National Aeronautics and Space Administration. Recuperat de: grc.nasa.gov
- Kuhl. B. (2014). Proving Pascal 's Principle With Syringe Hydraulics.
- Scienceguyorg Ramblings. Recuperat de: scienceguyorg.blogspot.com
- Gerbis N. (2018). What were the famous Blaise Pascal inventions? HowStuffWorks. Recuperat de: science.howstuffworks.com
- Nau R. (2016). Pascal 's Principle. Recuperat de: hyperphysics.phy-astr.gsu.edu