A hidraulika világában, ahol akár hatalmas erők szabadulnak el egyetlen kis mozdulatra vagy épp folyadékok viselnek el hatalmas nyomást, létezik egy olyan alapelv, amely mindent meghatároz. Ez Pascal-törvénye. Lássuk, mit jelent és hogyan alkalmazzuk a mindennapi életben!
A hidraulikus rendszerek alapvető elemei
Először azonban tekintsük át ismét, milyen elemekből is áll egy-egy hidraulikus rendszer:
Folyadékok: Minden hidraulikus rendszer középpontjában egy folyadék – általában olaj vagy víz – áll. Két alapvető tulajdonsággal büszkélkedhetnek: az összenyomhatatlansággal és a viszkozitással, azaz nehezen préselhetőek össze és könnyedén áramlanak egyik helyről a másikra.
Aktuátorok: Vagyis a működtetők, amelyek a hidraulikus nyomást mechanikai munkává alakítják. Legyen szó emelésről, tolásról vagy húzásról, a hengerek, a dugattyúk vagy épp a motorok a hidraulikus energiát mozgássá alakítják.
Szelepek: A szelepek nyitással, zárással vagy fojtással nagy fokú precizitással szabályozzák a folyadék áramlását a hidraulikus rendszerben.
Szivattyúk: A folyadék mozgásának biztosítói, a rendszer működésének garanciái.
Pascal-törvénye
Az úttörő francia matematikusról és fizikusról, Blaise Pascalról elnevezett törvény alapjaiban határozza meg mindazt, amit a hidraulikáról tudunk.
Pascal-törvényének lényege, hogy “egy zárt, összenyomhatatlan folyadékban bárhol kifejtett nyomás minden irányban egyformán terjed a folyadékban úgy, hogy a nyomásarány (kezdeti különbség) azonos marad”. Mit is jelent ez pontosan?
Képzeljünk el egy zárt tartályt, amely csordultig tele van egy összenyomhatatlan folyadékkal, például vízzel vagy hidraulikaolajjal. A tartály bármely pontján gyakoroljunk nyomást erre a folyadékra, ez a nyomás azonnal, egyenletesen és változatlanul terjed a folyadék minden irányába, azaz a tartály minden egyes pontján azonos módon nő a nyomás.
Tudta? Blaise Pascal (1623. Clermont-Ferrand – 1662. Párizs), francia matematikus, fizikus és vallásfilozófus. Egy matematikus fia, csodagyerek volt, 1640-ben René Descartes irigységét is kivívta a kúpszögmetszetekről írt esszéjével.
Az 1640-es és 50-es években Pascal-törvényének megfogalmazásával a fizikához, a számtani háromszöggel való foglalkozás, egy számológép feltalálása, valamint a differenciálszámítás fejlesztése révén a matematikához járult hozzá jelentősen. Korai éveiben végzett munkája miatt a modern valószínűségelmélet megalapítójának tekintik.
A nyomás SI mértékegysége, a pascal (Pa) az ő tiszteletére kapta a nevét.
A gyakorlati alkalmazás
Egy hidraulikus emelő esetében ez azt eredményezi, hogy az emelőben lévő dugattyúra kifejtett nyomást az emelő a hidraulikafolyadékon keresztül továbbítja és azonos mértékű erőt fejt ki egy nagyobb dugattyúra, amely könnyedén megemeli a súlyt.
A hidraulikus rendszerek tehát a folyadéknyomás átvitelének elvét kihasználva képesek felnagyítani az erőket, az energiamegmaradás elve alapján hatalmas távolságokon átvinni a teljesítményt, valamint finoman és precízen végrehajtani akár hatalmas erőt igénylő feladatokat is.
Pascal-törvénye pedig a fizika tankönyvek lapjai mellett az élet minden területén jelen van: a toronydaruktól és a nagy teherbírású emelőktől az autókban vagy akár a komolyabb kerékpárokon található fürge és hatékony hidraulikus fékekig Pascal-törvénye a modern világunkat formáló számtalan hidraulikus eszköz tervezésének, működésének és megbízhatóságának alapját képezi.
