Պասկալի օրենքը հեղուկների և գազերի համար ասում է, որ ճնշումը, տարածվելով նյութի մեջ, չի փոխում նրա ուժը և հավասարապես փոխանցվում է բոլոր ուղղություններով: Հեղուկ և գազային նյութերը ճնշման տակ իրենց պահում են որոշակի տարբերություններով։ Տարբերությունը պայմանավորված է մասնիկների վարքագծով և գազերի ու հեղուկների քաշով։ Հոդվածում այս ամենը մանրամասն կդիտարկենք տեսողական փորձերի օգնությամբ։
Հեղուկի ճնշումը փոխանցվու՞մ է
Վերցնենք գլանաձեւ անոթ, որը վերևից հերմետիկ փակված է մխոցով։ Ներսում հեղուկ կա, և մխոցի վրա ծանրություն է: Այն ճնշում է գործադրում իր քաշին հավասար ուժով։ Այս ճնշումը փոխանցվում է հեղուկին: Նրա մոլեկուլները, ի տարբերություն պինդ մարմնի մասնիկների, կարող են ազատորեն շարժվել միմյանց նկատմամբ։ Նրանց դասավորության մեջ խիստ կարգ չկա, դրանք ցրված են պատահականորեն։
Հատկությունների իմացությունԱպագայում տարբեր նյութերի մասնիկների շարժումը կօգնի մեզ հասկանալ Պասկալի օրենքը հեղուկների և գազերի համար: Ինչպե՞ս կվարվեն հեղուկի մոլեկուլները, եթե դրանց վրա գործենք քաշի ճնշման ուժով: Փորձը կօգնի մեզ պատասխանել այս հարցին։
Ինչպես է հեղուկն իրեն պահում ճնշման տակ
Հեղուկի մոդելը կլինի ապակե ուլունքներ, իսկ անոթի մոդելը՝ տուփ առանց կափարիչի։ Գնդիկները, ինչպես նաև հեղուկ նյութի մասնիկները, ազատորեն շարժվում են տարաներում։ Վերցրեք ցանկացած առարկա, որն ունի նույն լայնությունը, ինչ տուփի լայնությունը: Այն կկրկնօրինակի մխոցը։
Հրել մխոցը հեղուկի վրա: Ինչպե՞ս են վարվում նրա մոլեկուլները: Տեսնում ենք, որ սեղմում են ինչպես տարայի հատակին, այնպես էլ նրա պատերին։ Նրանք հրում են միմյանց և փորձում դուրս ընկնել տուփից։ Եթե դա իրական հեղուկ լիներ, ապա այն հակված կլիներ շաղ տալ անոթից դուրս: Հետագայում, երբ ուսումնասիրում ենք Պասկալի օրենքը հեղուկների և գազերի համար, մենք դա գործնականում կտեսնենք։ Շնորհիվ այն բանի, որ մոլեկուլները շարժվում են ազատ, քաշի կողմից գործադրվող ճնշումը փոխանցվում է ինչպես կողքերին, այնպես էլ ներքևին։ Իսկ ի՞նչ կլինի, եթե հեղուկը փոխարինեք գազով։
Ինչպես է օդն իրեն պահում ճնշման տակ
Ենթադրենք, մենք ունենք մխոց օդով լցված մխոցով: Մխոցի վերևում քաշ դրեք: Ինչպե՞ս է փոխանցվում գազի վրա կիրառվող ճնշումը: Երբ մխոցը շարժվում է դեպի ներքև, գազի վերին մասում գտնվող մոլեկուլների միջև հեռավորությունը նվազում է, բայց ոչ երկար: Գազի մոլեկուլների արագությունը վայրկյանում հարյուրավոր մետր է։ Նրանց միջև հեռավորությունը շատ ավելի մեծ է, քան նրանց չափերը: Նրանք շարժվում են պատահական ուղղություններով և բախվում միմյանց։
Երբ մխոցըընկնում, մասնիկները պարզապես փակվում են ավելի փոքր ծավալով: Արդյունքում նրանք ավելի հաճախ են հարվածում անոթի պատերին, իսկ գազի ծավալի նվազումով նրա ճնշումը մեծանում է։ Այս պոստուլատը պետք է հիշել, որպեսզի հետագայում ավելի հեշտ լինի հասկանալ Պասկալի օրենքը հեղուկների և գազերի համար։ Մեկ քառակուսի սանտիմետրի վրա վայրկյանում հարվածների քանակը գրեթե նույնն է: Սա նշանակում է, որ ճնշումը, որն արտադրում է մխոցը, փոխանցվում է բոլոր ուղղություններով առանց փոփոխության:
Ճնշման փոխանցում տարբեր ուղղություններով
Պասկալի օրենքը, հեղուկների և գազերի միջոցով ճնշման փոխանցումը չի կարելի հասկանալ, եթե մարդը չի հասկանում մեկ տարօրինակություն. ինչպե՞ս է ստացվում, որ մենք սեղմում ենք ներքև, և ճնշումը փոխանցվում է և՛ ներքև, և՛ կողքերին: Բայց ի՞նչ, եթե խողովակն ամրացվի մխոցին, ճնշումը դրա միջով դեպի վեր կփոխանցվի՞: Եկեք փորձարկենք։
Վերցրեք ջրով լցված երկու ներարկիչ և միացրեք դրանք խողովակով: Դիտարկենք, թե ինչպես է ճնշումը փոխանցվելու ներարկիչների մեջ գտնվող հեղուկով։ Սեղմեք մեկ ներարկիչի մխոցի վրա: Մխոցի և, հետևաբար, հեղուկի վրա ճնշման ուժն ուղղված է դեպի ներքև: Այնուամենայնիվ, մենք տեսնում ենք, որ երկրորդ ներարկիչի մխոցը բարձրանում է: Պարզվում է, որ ճնշումը, որը փոխանցվում է խողովակի միջոցով, փոխում է ուժի ուղղությունը։ Հետաքրքիր է, որ ներարկիչները կարող են տեղադրվել ոչ միայն ուղղահայաց, այլև միմյանց նկատմամբ ուղիղ անկյան տակ: Արդյունքը նույնն է լինելու։
Ջուրը թափեք, և ներարկիչների մեջ օդ կլինի։ Կրկնենք փորձը. Փորձի ընթացքում կտեսնենք, որ գազը նույնպես ճնշում է փոխանցում բոլոր ուղղություններով։ Հեղուկի հետ միայն մեկ տարբերություն կա. Եթե իջեցնես մեկի մխոցըներարկիչը ներքև և մատով ամրացրեք այն, այնուհետև, երբ սեղմեք մեկ այլ ներարկիչի մխոցը, գազը կսեղմվի: Դրա ծավալը կնվազի մոտ երկու անգամ, և մխոցը կձգտի վեր թռչել: Այս գազը, ձգտելով մեծացնել իր ծավալը, ստիպում է մխոցը շարժվել դեպի վեր։ Հեղուկի դեպքում այլ բան կլինի, այն այդքան հեշտությամբ սեղմել հնարավոր չի լինի։
Պասկալի օրենքը
Փորձի օգնությամբ կուսումնասիրենք հեղուկների և գազերի կողմից ճնշման փոխանցումը։ Այն հորինել է ֆրանսիացի ֆիզիկոս Բլեզ Պասկալը։ Վերցրեք մի խոռոչ գունդ, որին կցված է ապակե խողովակ: Գնդիկի տարբեր մասերում (վերև, կողք, ներքև) կան փոքր անցքեր: Խողովակի ներսում տեղադրվում է մխոց: Սա հատուկ սարք է Պասկալի օրենքը ցուցադրելու համար։
Լցրե՛ք օդապարիկը խողովակի միջով ջրով, որպեսզի տեսնեք, թե ինչպես է այն իրեն պահում: Թեև ձգողականությունը գնդակի վրա գործում է վերևից ներքև, գնդակի անցքերից ջրի կաթիլներ հոսում են անկյան տակ, կողք և նույնիսկ վեր: Իհարկե, նրանք մի փոքր շեղվում են իրենց սկզբնական ուղղությունից, քանի որ նրանց վրա գործում է ձգողականությունը։ Մենք տեսնում ենք, որ ջրի վրա գործադրվող ճնշումը փոխանցվում է բոլոր ուղղություններով։
Եթե ջրի փոխարեն ծուխ վերցնենք և կատարենք այս փորձը, ապա մեր աչքերով կդիտարկենք գազի ճնշման փոխանցումը, քանի որ ծուխը գազ է, որը գունավորված է մուրի կամ խեժի մանր մասնիկներով։ Շնորհիվ այն բանի, որ այն շատ թեթև է, նրա վրա այնքան չի ազդի գրավիտացիոն ուժը, այն չի շեղվի իր սկզբնական դիրքից այնքան, որքան ջրի առուները։ Կարելի է եզրակացնել սա՝ գործադրված ճնշումըհեղուկի կամ գազի վրա, առանց ուժի փոփոխության, փոխանցվում է հեղուկի և գազի ցանկացած կետ բոլոր ուղղություններով: Սա Պասկալի օրենքն է հեղուկների և գազերի համար։ Բանաձև՝ P=F/S, որտեղ P ճնշումն է: Այն հավասար է F ուժի և S տարածքի հարաբերությանը, որի վրա այն գործում է ուղղահայաց։
