Ungdomsskoleaktiviteter etter Pascals prinsipp

En trykkendring påført et lukket fluid overføres uforminsket til hvert punkt av fluidet og til veggene i beholderen. Dette er en uttalelse av Pascal’s Principle, som er grunnlaget for den hydrauliske jekken du ser heisbiler i garasjen. Den relativt lille kraftinngangen på det ene stempelet driver det andre stempelet under bilen oppover, fordi trykket overføres fra det ene stempelet til det andre gjennom et mellomliggende fluid. Du kan demonstrere denne overføringen av trykk i klasserommet uten bruk av stempler eller annet komplisert utstyr.

Ballong

Trå på en ballong, og økningen i trykk blir spredt over hele innsiden av ballongen. Tynning av veggene og muligens til og med popping demonstrerer denne overføringen av trykkøkning. Dette eksemplet er ganske enkelt, og formidler ikke egentlig subtiliteten til prinsippet.

Egg

Legg et egg i en plastpose som en forholdsregel. Prøv deretter å knuse egget med en hånd, og pass på å peke fingrene rundt så mye av eggets omkrets som mulig. Egget vil ikke gå i stykker, fordi det ytre trykket er jevnt fordelt, og væsken inni egget skyves tilbake på en jevnt fordelt måte. Det ligner på å slippe egget i et kilometer dypt hav. Det ville fortsatt ikke bryte en kilometer ned, fordi trykket inne og ute bygger og motarbeider hverandre jevnt.

Flaske

Langt mer dramatisk er glassflaskedemonstrasjonen av Pascals prinsipp. Velg en glassflaske med skruelokk. Fyll den med vann nesten til toppen. Skru på hetten. Hold flasken over klasserommet. Slå på lokket med tommelfingeren (den dåre eminensen). Med nok plutselig kraft vil bunnen av flasken falle ut, så vel som all væske inni. Den sirkulære sømmen der bunnen er sammenføyd med resten av flasken under produksjonen, er der bruddet oppstår. Denne demonstrasjonen er imidlertid lettere å utføre med en gummiklubb.

Årsaken til at denne demonstrasjonen fungerer, er fordi den plutselige økningen i trykk overføres gjennom flasken, av Pascals prinsipp. En jevn fordeling av krefter presses på bunnen av flasken. Sømmen rett over bunnen er tilfeldigvis den svakeste "skjøten" i flasken, så det er der flasken gir vei. Vær oppmerksom på at fordi flaskehetten er mye mindre enn bunnen av flasken, utøvde væsken inni mer kraft på bunnen enn hånden som utøvde væsken. Videre må bunnen bare flyttes utover på molekylær skala - bredden på noen få atomer - for å bryte sømmen rundt bunnen, mens hånden treffer hetten innover over en langt større avstand. Derfor faller bunnen ut ved å bli utsatt for en større kraft, om enn over kortere avstand.

Husk at energi, som arbeid, er kraft ganger avstanden kraften påføres over. Derfor spares energi i denne demonstrasjonen fordi kraften på flaskebunnen beveger bunnen så liten avstand. Som en mekanikers bilheis, er flaskedemonstrasjonen en blanding av både Pascals prinsipp og konseptet med innflytelse i forstørrende kraft mens den fremdeles sparer energi.

  • Dele
instagram viewer