- पास्कल का बैरल कैसे काम करता है?
- एक ऊर्ध्वाधर ट्यूब के नीचे दबाव
- प्रयोगों
- व्यवहार में लाना
- सामग्री
- प्रयोग को अंजाम देने की प्रक्रिया
- संदर्भ
बैरल पास्कल एक प्रयोग 1646 में फ्रांसीसी वैज्ञानिक Blaise पास्कल द्वारा आयोजित निश्चित प्रदर्शित करने के लिए किया गया है कि तरल दबाव propagates हूबहू वही है, परवाह किए बिना की कंटेनर का आकार।
प्रयोग में एक पतली और बहुत लम्बी ट्यूब के साथ एक बैरल भरना होता है, जो पूरी तरह से फिलर गर्दन से समायोजित होता है। जब तरल लगभग 10 मीटर (7 खड़ी बैरल के बराबर ऊंचाई) तक पहुंच जाता है, तो संकीर्ण ट्यूब में तरल द्वारा दबाव डाले जाने के कारण बैरल फट जाता है।
पास्कल बैरल के चित्रण। स्रोत: विकिमीडिया कॉमन्स
घटना की कुंजी दबाव की अवधारणा को समझना है। दबाव पी कि एक सतह पर एक तरल पदार्थ निकलता है, उस सतह पर कुल बल एफ उस सतह के क्षेत्र ए द्वारा विभाजित होता है:
पी = एफ / ए
पास्कल का बैरल कैसे काम करता है?
पास्कल के प्रयोग के भौतिक सिद्धांतों को समझने के लिए, आइए एक वाइन बैरल के तल पर दबाव की गणना करें जो पानी से भर जाएगा। गणना की अधिक सादगी के लिए हम इसे निम्नलिखित आयामों के साथ बेलनाकार मानेंगे: व्यास 90 सेमी और ऊंचाई 130 सेमी।
जैसा कि कहा गया है, तल पर दबाव P, तल पर कुल बल F है, जो नीचे के क्षेत्र A से विभाजित है:
पी = एफ / ए
नीचे का क्षेत्र A, pi गुना (.13.14) नीचे के वर्ग का त्रिज्या R है:
ए = π⋅R ^ 2
बैरल के मामले में, यह 6362 सेमी ^ 2 0.6362 मीटर ^ 2 के बराबर होगा।
बैरल के तल पर F बल पानी का वजन होगा। इस वजन की गणना पानी की मात्रा और गुरुत्वाकर्षण जी के त्वरण से पानी के घनत्व ρ को गुणा करके की जा सकती है।
एफ = ρ⋅A⋅h⋅g
पानी से भरे बैरल के मामले में हमारे पास:
F = ρ kgA⋅h⋅g = 1000 (kg / m ^ 3) 2 0.6362 m ^ 2 ⋅1.30 m⋅10 (m / s ^ 2) = 8271 N.
बल की गणना न्यूटन में की गई है और यह 827 किलोग्राम-एफ के बराबर है, जिसका मूल्य एक टन के काफी करीब है। बैरल के नीचे दबाव है:
P = F / A = 8271 N / 0.6362 m ^ 2 = 13000 Pa = 13 kPa।
दबाव की गणना पास्कल (पा) में की गई है जो अंतरराष्ट्रीय एसआई माप प्रणाली में दबाव की इकाई है। दबाव का एक वातावरण 101325 Pa = 101.32 kPa के बराबर है।
एक ऊर्ध्वाधर ट्यूब के नीचे दबाव
आइए 1 सेमी के आंतरिक व्यास और एक बैरल के बराबर ऊंचाई के साथ एक छोटी ट्यूब पर विचार करें, अर्थात 1.30 मीटर। ट्यूब को इसके निचले सिरे के साथ लंबवत रखा जाता है जिसे एक गोलाकार टोपी के साथ सील किया जाता है और इसके ऊपरी सिरे पर पानी भरा होता है।
आइए पहले ट्यूब के नीचे के क्षेत्र की गणना करें:
ए = cmR ^ 2 = 3.14 * (0.5 सेमी) ^ 2 = 0.785 सेमी ^ 2 = 0.0000785 मीटर ^ 2।
ट्यूब में निहित पानी के वजन की गणना निम्न सूत्र के अनुसार की जाती है:
F = ρ kgA⋅h⋅g = 1000 (kg / m ^ 3) 000.0000785 m ^ 2 ⋅1.30 m⋅10 (m / s ^ 2) = 1.0 N.
दूसरे शब्दों में, पानी का वजन 0.1 किग्रा-एफ है, यानी सिर्फ 100 ग्राम।
अब दबाव की गणना करते हैं:
P = F / A = 1 N / 0.0000785 m ^ 2 = 13000 Pa = 13 kPa।
गजब का! दबाव एक बैरल के समान है। यह हाइड्रोस्टैटिक विरोधाभास है।
प्रयोगों
पास्कल के बैरल के तल पर दबाव बैरल में निहित पानी से उत्पन्न दबाव का योग होगा और साथ ही एक संकीर्ण ट्यूब में 9 मीटर ऊंचा और 1 सेमी व्यास वाले पानी का दबाव मुंह से जुड़ा होता है। बैरल भरने।
चित्रा 2. ब्लेज़ पास्कल (1623-1662)। स्रोत: वर्साय का महल। ट्यूब के निचले सिरे पर दबाव निम्न द्वारा दिया जाएगा:
P = F / A = ρ⋅A⋅h /g / A = ρ⋅g =h = 1000 * 10 * 9 Pa = 90000 Pa = 90 kPa।
ध्यान दें कि पिछली अभिव्यक्ति में क्षेत्र ए को रद्द कर दिया गया है, भले ही यह ट्यूब की तरह एक बड़ा या छोटा क्षेत्र हो। दूसरे शब्दों में, दबाव व्यास की परवाह किए बिना नीचे की ओर सतह की ऊंचाई पर निर्भर करता है।
आइए इस दबाव को बैरल के दबाव को इसके नीचे जोड़ दें:
P tot = 90 kPa + 13 kPa = 103 kPa।
यह जानने के लिए कि बैरल के नीचे कितना बल लगाया जा रहा है, हम बैरल के नीचे के क्षेत्र से कुल दबाव को गुणा करते हैं।
एफ मुन्ना = पी मुन्ना * एक = 103000 पा *.6362 मीटर ^ 2 = 65,529 एन = 6553 किलो-च।
दूसरे शब्दों में, बैरल के नीचे 6.5 टन वजन का समर्थन करता है।
व्यवहार में लाना
पास्कल का बैरल प्रयोग घर पर आसानी से प्रजनन योग्य है, बशर्ते कि यह छोटे पैमाने पर किया जाए। इसके लिए, यह न केवल आयामों को कम करने के लिए आवश्यक होगा, बल्कि बैरल को कांच या कंटेनर के साथ बदलने के लिए भी होगा जिसमें दबाव का प्रतिरोध कम हो।
सामग्री
1- एक ढक्कन के साथ डिस्पोजेबल पॉलीस्टीरिन कप। स्पेनिश बोलने वाले देश के अनुसार, पॉलीस्टायरीन को अलग-अलग तरीकों से कहा जाता है: सफेद कॉर्क, स्टायरोफोम, पॉलीस्टाइन, फोम, एनीमे और अन्य नाम। ये लिड अक्सर टेक-आउट फास्ट फूड आउटलेट पर पाए जाते हैं।
2- प्लास्टिक की नली, अधिमानतः पारदर्शी 0.5 सेमी व्यास में या छोटी और 1.5 से 1.8 मीटर लंबी होती है।
3- पैकिंग के लिए चिपकने वाला टेप।
प्रयोग को अंजाम देने की प्रक्रिया
- पॉलीस्टाइन कप के ढक्कन को ड्रिल बिट की मदद से पंच, चाकू या कटर से पियर्स करें, ताकि एक छेद बनाया जाए जिससे नली कसकर गुजरती है।
- ढक्कन में छेद के माध्यम से नली को पास करें, ताकि नली का एक छोटा हिस्सा कटोरे में गुजर जाए।
- टोपी के दोनों किनारों पर टोपी के साथ नली के जोड़ को टेप के साथ अच्छी तरह से सील करें।
- जार पर ढक्कन रखें और पैकिंग टेप के साथ ढक्कन और जार के बीच के जोड़ को सील करें, ताकि कोई भी पानी बच न सके।
- फर्श पर ग्लास रखो, और फिर आपको नली को ऊपर उठाना और उठाना होगा। एक बूंद, एक स्टूल या एक सीढ़ी का उपयोग करके उठना मददगार हो सकता है।
- नली के माध्यम से गिलास को पानी से भरें। इसे भरने की सुविधा के लिए नली की नोक पर रखी गई एक छोटी कीप द्वारा मदद की जा सकती है।
जब गिलास भर जाता है और नली से पानी का स्तर बढ़ने लगता है, तो दबाव बढ़ जाता है। एक समय आता है जब पॉलीस्टीरिन ग्लास दबाव और फटने का सामना नहीं करता है, जैसा कि पास्कल ने अपने प्रसिद्ध बैरल के साथ प्रदर्शित किया था।
संदर्भ
- हाइड्रॉलिक प्रेस। एनसाइक्लोपीडिया ब्रिटानिका से लिया गया: britannica.com
- द्रव - स्थैतिक दबाव। सेंसर एक से पुनर्प्राप्त: Sensone.com
- द्रव - स्थैतिक दबाव। ऑइलफ़ील्ड शब्दावली से पुनर्प्राप्त: शब्दकोष
- पास्कल का सिद्धांत और हाइड्रोलिक्स। नेशनल एरोनॉटिक्स एंड स्पेस एडमिनिस्ट्रेशन (NASA)। से पुनर्प्राप्त: grc.nasa.gov।
- सर्वे, आर।, ज्वेट, जे (2008)। विज्ञान और इंजीनियरिंग के लिए भौतिकी। आयतन 2. मेक्सिको। सेंगेज लर्निंग एडिटर्स। 367-372।
- हाइड्रोस्टैटिक दबाव क्या है: द्रव दबाव और गहराई। गणित और विज्ञान गतिविधि केंद्र से पुनर्प्राप्त: edinformatics.com
- खैर कंट्रोल स्कूल मैनुअल। अध्याय 01 दबाव के सिद्धांत।