Daya dan Tekanan

Bab ini bertanya sama ada pepejal mematuhi prinsip Pascal dan masalah yang timbul pada kapal terbang jika sistem hidrauliknya rosak m/s 220. Kenderaan bermotor ringan seperti kereta menggunakan brek hidraulik, manakala kenderaan berat seperti bas dan lori menggunakan brek angin, dan kedua-duanya mengaplikasikan prinsip Pascal m/s 221.

8.1 Tekanan dalam Bendalir

Sistem tertutup merupakan suatu sistem fizikal di mana jirim tidak dapat masuk atau keluar daripada sistem tersebut m/s 222. Dalam botol plastik bertutup yang berlubang, air dari lubang paling bawah terpancut paling jauh disebabkan oleh tekanan dalam air m/s 222. Apabila botol dimampatkan, air dari setiap lubang terpancut lebih jauh dengan jarak tambahan yang sama m/s 222. Prinsip Pascal menyatakan bahawa penyebaran tekanan yang dikenakan pada sesuatu bendalir (cecair atau gas) dalam satu sistem tertutup adalah secara seragam pada keseluruhan bendalir tersebut dan ke semua arah m/s 222. Dalam Aktiviti 8.1, air ditolak keluar daripada kelalang bulat berliang halus oleh omboh dan terpancut ke semua arah m/s 223.

Prinsip asas dalam sistem hidraulik ialah pemindahan tekanan ke semua arah berdasarkan prinsip Pascal m/s 223. Sistem hidraulik mempunyai dua silinder beromboh dengan luas permukaan yang berlainan, dan air atau minyak digunakan kerana tidak mempunyai bentuk tetap dan tidak boleh dimampatkan m/s 223. Tekanan yang dikenakan oleh omboh kecil adalah sama dengan tekanan yang dihasilkan pada omboh besar m/s 224. Jadi, daya input 10 N pada omboh 2 cm² menghasilkan daya output 500 N pada omboh 100 cm² m/s 224.

Jek hidraulik, brek hidraulik dan kerusi rawatan gigi ialah tiga contoh aplikasi prinsip Pascal dalam kehidupan harian m/s 224. Dalam jek hidraulik, tuas ditolak ke bawah dan ke atas secara berulang-ulang dengan injap pelepas tertutup untuk menolak omboh besar yang berbeban ke atas m/s 224. Apabila tuas ditolak ke bawah, injap A tertutup dan injap B terbuka, dan cecair memindahkan tekanannya ke omboh besar m/s 225. Apabila injap pelepas dibuka, omboh besar yang berbeban menolak cecair balik ke takungan dan kembali ke kedudukan asalnya m/s 225.

Dalam brek hidraulik, pedal brek yang ditekan menolak omboh silinder utama, dan minyak brek memindahkan tekanan secara seragam melalui paip logam ke silinder brek m/s 226. Dalam brek cakera pada roda depan, pad brek tertekan ke atas piring keluli, manakala dalam brek gelendong pada roda belakang, kasut brek menekan pelapik brek m/s 226. Daya geseran memperlahankan atau memberhentikan putaran roda m/s 226. Operasi kerusi rawatan gigi juga dihubungkaitkan dengan sistem hidraulik m/s 226.

Dalam bendalir yang tidak mengalir, tekanan bendalir adalah sama pada setiap titik m/s 227. Tiub Venturi merupakan tiub tidak seragam dengan bahagian tengah lebih sempit, dan apabila bendalir mengalir, halajunya paling tinggi di bahagian yang sempit m/s 227. Semakin sempit bahagian tiub Venturi, semakin rendah tekanan dalam bendalir, dan hal ini dikenali sebagai kesan Venturi m/s 227. Dalam Aktiviti 8.2, aras air dalam tiub X, Y dan Z dibandingkan sebelum dan selepas air mengalir melalui tiub Venturi m/s 228.

Prinsip Bernoulli menyatakan bahawa bendalir yang bergerak dengan halaju tinggi akan menghasilkan tekanan yang lebih rendah pada kawasan tersebut m/s 228. Daya angkat pada sayap kapal terbang terhasil daripada bentuk aerofoil dan sudut serang m/s 229. Dalam penunu Bunsen, gas berhalaju tinggi mempunyai tekanan rendah, jadi udara disedut masuk m/s 229. Helikopter dan dron mendapat daya angkat daripada aliran udara berhalaju tinggi dan tekanan udara rendah di atas bilahnya m/s 229. Di antara kereta api yang bergerak dengan orang berhampiran garisan keselamatan, aliran udara laju dan tekanan udara rendah, jadi orang yang melepasi garisan keselamatan boleh ditolak ke arah kereta api m/s 229. Aktiviti 8.4 meminta anda mereka bentuk alat seperti kren untuk mengangkat beban yang berat dengan menggunakan sistem hidraulik m/s 230.