Applicazioni del Principio di Pascal e dei sistemi idraulici
Possiamo ricavare una relazione tra le forze in questo semplice sistema idraulico applicando il principio di Pascal. Si noti innanzitutto che i due pistoni nel sistema sono alla stessa altezza, quindi non vi è alcuna differenza di pressione a causa di una differenza di profondità. La pressione dovuta a F1 che agisce sull’area A1 è semplicemente
\(p_{1} = \frac{F_{1}}{A_{1}}\), come definito da \(p = \frac{F}{A}\).,
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Questa equazione mette in relazione i rapporti tra forza e area in qualsiasi sistema idraulico, a condizione che i pistoni siano alla stessa altezza verticale e che l’attrito nel sistema sia trascurabile.
I sistemi idraulici possono aumentare o diminuire la forza applicata a loro. Per aumentare la forza, la pressione viene applicata a un’area più ampia. Ad esempio, se una forza di 100 N viene applicata al cilindro sinistro in Figura 14.16 e il cilindro destro ha un’area cinque volte maggiore, la forza di uscita è 500 N., I sistemi idraulici sono analoghi alle semplici leve, ma hanno il vantaggio che la pressione può essere inviata attraverso linee tortuosamente curve in più punti contemporaneamente.
Il martinetto idraulico è un tale sistema idraulico. Un martinetto idraulico viene utilizzato per sollevare carichi pesanti, come quelli utilizzati dai meccanici per sollevare un’automobile. È costituito da un fluido incomprimibile in un tubo a U dotato di un pistone mobile su ciascun lato. Un lato del tubo a U è più stretto dell’altro., Una piccola forza applicata su una piccola area può bilanciare una forza molto più grande sull’altro lato su un’area più ampia (Figura \(\PageIndex{3}\)).
Dal principio di Pascal, si può dimostrare che la forza necessaria per sollevare l’auto è inferiore al peso dell’auto:
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dove F1 è la forza applicata per sollevare l’auto, A1 è l’area della sezione trasversale del più piccolo pistone, A2, è l’area della sezione trasversale più grande del pistone, e F2 è il peso della vettura.
Exercise \(\PageIndex{1}\)
Una pressa idraulica funzionerebbe ancora correttamente se si utilizza un gas al posto di un liquido?