مبدأ باسكال – الرافعة والمكبس والفرامل الهيدروليكية

ماذا تعرض

ينص مبدأ باسكال على أن أي تغيّر في الضغط يؤثر على سائل محصور ينتقل كاملًا إلى جميع نقاط السائل. في الآلة الهيدروليكية تُحدث قوة صغيرة F₁ على مكبس مساحته A₁ ضغطًا p = F₁/A₁، فيدفع هذا الضغط المكبس الكبير الذي مساحته A₂ بقوة F₂ = pA₂ = F₁·A₂/A₁. والسائل غير قابل للانضغاط تقريبًا، لذا فإن الحجم الذي يخرج من الأسطوانة الصغيرة يدخل الكبيرة: A₁d₁ = A₂d₂. ولهذا يتحرك المكبس الكبير مسافة أقل، وفي الآلة المثالية F₁d₁ = F₂d₂. يُهمل النموذج الاحتكاك والتسرّب ووزن المكبسين وفرق ارتفاع السائل.

طريقة الاستخدام

اختر «رافعة» أو «مكبس» أو «فرامل» في الأعلى. اضبط «قطر المكبس الصغير D₁» و«قطر المكبس الكبير D₂» و«القوة F₁» و«الشوط d₁»، ثم اضغط «ضخ» (أو «دوس الدواسة» في الفرامل) ولاحظ أن المقياسين يبيّنان الضغط نفسه. اضغط «تسجيل» لإضافة صف إلى الجدول وقارن F₂/F₁ مع A₂/A₁ في الرسم البياني. يفتح «إعادة الضبط» صمام التصريف.

المعاملات القابلة للتغيير

• الجهاز رافعة السيارات, المكبس الهيدروليكي, الفرامل الهيدروليكية
• قطر المكبس الصغير D₁ 1–10 cm
• قطر المكبس الكبير D₂ 4–40 cm
• القوة على المكبس الصغير F₁ 10–500 N
• كتلة السيارة 100–3000 kg
• شوط المكبس الصغير d₁ 2–20 cm

أسئلة للاستكشاف

1. لماذا يبيّن مقياسا الضغط القراءة نفسها أثناء دفع المكبس الصغير؟
2. كم شوطًا تحتاج الرافعة لرفع السيارة 1 cm بالمكبسين الابتدائيين؟
3. إذا تضاعفت القوة 64 مرة، فماذا يحدث للمسافة التي يتحركها المكبس الكبير؟