Hidrolik kanunlarından Pascal kanunu ya da diğer değişle Pascal prensibi nedir? Pascal prensibi ile çalışan araçlar, alet ve makineler nelerdir. Pascal prensibinin günlük hayatta kullanımına örnekler nelerdir. Bu yayında işleyeceğimiz konular bunlar olacak.
Pascal prensibi Nedir?
Kapalı bir sistem içinde bulunan bir sıvıya bir basınç etki ettiğinde sistemin her yerinde aynı basınç hakimdir.
Bir diğer deyimle bu sıvı her yerde aynı basınç altındadır. Bu olayı XVII. yy da Blaise Pascal keşfetmiş ve Pascal prensibi ya da Pascal kanunu adı verilmiştir.
Bir alana bir kuvvet etki ettiğinde basınç oluşur. .
Basınç = Kuvvet / kesit alanı
P = F / A
Bu basınç, Pascal prensibine göre kabın içindeki sıvının temas ettiği her noktaya eşit etki eder.
İşte bu basit gibi görünen prensip, şu an günlük hayatta ve endüstride kullanılan pek çok makine ve sisteme ilham kaynağı olmuştur.
Pascal prensibinden faydalanılan bir sistem kurup küçük bir kuvveti büyütmek ve bunu çeşitli uygulamalarda kullanmak mümkündür. Asansörler, kaldırma platformları, pres makineleri, hidrolik krikolar gibi.
Peki bu nasıl olur?
Resimdeki sistemde Pascal kanunu, basıncın giriş ve çıkış kısmında aynı olduğunu söyler.
Basıncı P= F/A formülüyle bulduğumuza göre;
P = F1 /A1 = F2 / A2
şeklinde yazmak doğru olur. Dolayısıyla, basınç hep aynı olduğuna göre, birinci kısımla ikinci kısımdaki kesit alanını farklı uygularsak, iletilen kuvvette farklı olacaktır.
Bu durumu bir örnekle açıklayalım:
Aşağıdaki şekilde görülen sistemde, uygulanan ve arabayı kaldıran kuvvetin arasındaki ilişki, kesit alanları arasındaki ilişkiye bağlıdır.
Basıncın her tarafta aynı olduğu düşünülürse;
P1 = P2 olacaktır.
P yerine F / A yazarsak,
F1 / A1 = F2 / A2
F1 /A1 = F2 / 10. A1
F1 /A1 . A1 = F2 / 10
F1 = F2 /10
F2 = F1 .10
Böylece görüyoruz ki, kesit alanı 10 kat büyüterek iletilen kuvveti 10 kat büyütmüş olduk.
Pascal Prensibi pratikte ne anlama gelir ?
Hidrolik sistemin sadece bir yerinden uygulanan kuvvet, basıncın sistemin içinde düzenli bir şekilde dağılmasından dolayı sistemin başka bir yerinde kullanılabilir.O halde sıvı burada bir mekanik itme çubuğu gibi görev yapabilir.
Pascal kanunu ile ilgili video anlatım :
Pascal kanununun güncel hayatta uygulama örneklerine göz atalım;
Pascal Prensibinin Kullanıldığı Alanlar
Pascal prensibi, sıvılarla ilgili temel prensiplerden olduğundan, Hidroliğin temelidir diyebiliriz .Prensip, kesit alanı ve basınç ile ilişkili olduğundan daha çok piston-silindir konularında göze çarpar. Pascal prensibinin kullanıldığı alanlar oldukça geniştir. Burada birkaç tanesine değineceğiz.
Pascal Prensibine göre çalışan alet ve makineler
1- Hidrolik kriko
Hidrolik pnömatikteki (fizik derslerinde işlenen) Pascal prensibinden faydalanılarak hidrolik krikolar tasarlanmıştır. Yukarıdaki resimde, pascal prensibine göre çalışan Hidrolik krikonun çalışma sistemi görülmektedir.
Konuyla ilgili olarak BKNZ: Hidrolik Kriko Nasıl Çalışır?
2- İş makineleri
Yine pascal prensibine göre sistemin herhangi bir yerinde üretilen basınç ,sistemin başka bir noktasına sağlıklı bir şekilde iletilebilmesinden hareketle Hidrolik İş makineleri (dozer ,grayder vb .) üretilmiştir.Yüksek basınçlı hidrolik yağın pistonları ve piston kollarını ittirmesi ile iş makinelerine çoklu hareket manevrası kazandırılmıştır.
3- Hidrolik Fren Sistemi
Pascal prensibiyle çalışan makinelere bir başka örnek de otomobil fren sistemidir. Hidrolik fren sisteminde fren pedalına basıldığında pedala bağlı silindirden fren balatalarına doğru harekete geçen yağ, fren balatalarının kapanmasını ve tekere sürtünmesini sağlar. Fren pedalından ayağımızı çektiğimizde ise artan hacmin etkisi ile sıkışmış yağ silindire geri dönecek ve balataların üzerindeki baskı ortadan kalkacaktır.
Pascal prensibine göre, merkezdeki silindirde fren yağına uygulanan basınç, eksilmeden dağıtılacaktır. Dolayısıyla fren yağı, küçük bir alandaki (merkez silindir) basıncı daha geniş bir alana (tekerlek silindirleri) aktararak kuvveti arttırmaktadır. Hidrolik frenler, pascal prensibinin günlük hayattaki uygulama alanlarına örnektir.
Uçakların fren sistemleri de Pascal kanunu temel alınarak oluşturulmuş bir sistemdir. (yukarıda)
4- Petrol Kuyuları
Pascal prensibinin uygulama alanları arasında petrol kuyuları da vardır.
Petrol kuyularında petrol, yukarıya basınç yardımıyla itilerek çıkarılır. Petrol kuyularında gördüğümüz at başı denilen pompa, her yukarı çıkışında hava moleküllerini yukarı çekerek, düşük basınç alanı ve vakum etkisi yaratır. Ana kuyunun yanına ikinci bir kuyu açılır. Bu kuyudan su verilerek, kayalardaki çatlaklar vasıtasıyla yüksek basınç yaratılır. Yüksek basınç vakumla çekilemeyen petrolün de ana kuyuya doğru yönlenmesini sağlar.
5- Kaldırma Platformu
Pascal prensibine göre çalışan alet ve makineler konusuna değinmişken, hidrolik kaldırma platformlarından bahsetmemek olmaz. Araç servislerinde gördüğümüz otomobil kaldırma platformu pascal prensibinin uygulama alanına çok güzel bir örnektir.
Pascal prensibine göre: kapalı bir sistem içinde bulunan bir sıvıya bir basınç etki ettiğinde sistemin her yerinde aynı basınç hakimdir demiştik. Buna göre P1 = P2 olacaktır.
F1 = P1 x A1 ve F2 = P2 x A2 ise
diyelim P basıncı 4 bar
F1= 4 x A1 ve F2 = 4 x A2
F1= 4 x A1 ve F2 = 4 x (10 x A1)
yukarıdaki eşitliklere göre F1 = 4 birimse , F2= 40 birim olacaktır.
Yani alanı 10 kat büyüttüğümüzde elde edilen kuvveti de 10 kat büyütmüş olacağız.