Pascalin laki sanoo, että kun paine missä tahansa staattisen nesteen kohdassa suljetussa järjestelmässä muuttuu, paineen muutos hajautuu tasaisesti koko nesteeseen. Toisin sanoen paine kohdassa, joka on kaukana muutosalueesta, muuttuu yhtä paljon kuin lähellä oleva piste. Suljettu järjestelmä voi olla yksinkertaisesti suljettu säiliö tai se voi olla jotain monimutkaisempaa, kuten kaksi tai useampia toisiinsa yhdistettyjä säiliöitä; Tärkeintä on, että neste ei pääse järjestelmään tai poistumaan siitä. On myös tärkeää huomata, että fysiikassa neste voi olla joko neste tai kaasu. Laki voidaan osoittaa useilla yksinkertaisilla kokeilla, ja sillä on tärkeitä sovelluksia, kuten hydraulipuristimessa.
Periaate nimettiin ranskalaisen matemaatikon ja filosofin Blaise Pascalin mukaan, joka löysi sen 1600 -luvulla. Se koskee staattisia tilanteita eikä dynaamisia olosuhteita, joissa muut tekijät voivat vaikuttaa painearvoihin. Se ei esimerkiksi koske nesteitä, jotka ovat liikkeessä tai alttiina muuttuville lämpötiloille.
mielenosoitukset
On olemassa erilaisia Pascalin lain kokeita, joilla voidaan osoittaa vaikutus. Pascal itse osoitti, että se toimi täyttämällä tynnyri vedellä ja asettamalla pitkä putki yläosaan. Kun hän kaatoi vettä putken yläosaan, tynnyri räjähti. Putken veden paino aiheutti paineen nousun tynnyrin sisällä, joka painoi sivuja vasten, kunnes ne antoivat tien.
Ehkä yksinkertaisin tapa osoittaa laki kotona on yksinkertaisesti ilmapallon puristaminen. Tässä esimerkissä säiliön joustavat seinät osoittavat, kuinka puristamisen aiheuttama paineen nousu hajautuu koko ilmapalloon. Ilmapallo pullistuu tasaisesti kaikkiin suuntiin, ei vain puristettua vastakkaiselle puolelle.
Toisessa yleisessä esittelyssä pullo täytetään vedellä ylhäältä ja siihen tippuu tulitikut, jotta ne kelluvat. Täytetyn ilmapallon kaula venytetään pullon päälle ja puristetaan sitten kevyesti. Tulitikut päät uppoavat nyt jonkin verran veteen. Tämä johtuu siitä, että ilmapallon puristuksesta johtuva paineen nousu siirtyy veteen, pakottaen osan siitä huokoisiin tulitikkupäihin ja aiheuttaen niiden vajoamisen ylimääräisen painon vuoksi. Kun ilmapallon paine poistetaan, vedenpaine laskee, ilmanpaine tulitikun päissä pakottaa veden pois ja ne kelluvat uudelleen.
Sovellukset
Ehkä Pascalin lain tunnetuin sovellus on hydraulinen puristin, laite, joka muuntaa pienen voiman suureksi. Se koostuu yleensä kahdesta toisiinsa yhdistetystä kammiosta, joissa kummassakin on mäntä – liikkuva este, joka voidaan työntää alas tai vetää ylös ilman, että neste pääsee poistumaan – ja joka sisältää nestettä, jota ei voida puristaa. Yksi kammio-mäntäyhdistelmä on suurempi kuin toinen: tämä on “lähtö”. Ajatuksena on, että pienempi voima, joka kohdistuu pienempään tai “syöttö” -mäntään, johtaa suurempaan lähtövoimaan. Tulon painaminen lisää painetta, ja tämä lisäys on sama isompaa ulostulomäntää vasten.
Lähtövoiman laskeminen
Lähtövoima lasketaan jakamalla ulostulon männän pinta -ala tulomännän pinta -alalla ja kertomalla sitten tulos syöttövoimalla. Jos ulostulon männän pinta -ala on kymmenkertainen, lähtövoima on kymmenen kertaa syöttövoima. Jos esimerkiksi syöttövoima on 5 yksikköä, syöttöalue on 2 yksikköä ja lähtöalue on 20 yksikköä, lähtövoima on 50 yksikköä. Tällä tavalla raskaita esineitä voidaan nostaa ilman suurta voimaa.
Tämä ei tarkoita, että ylimääräistä energiaa ilmestyy tyhjästä. Määrä, jolla ulostulomäntää nostetaan, on pienempi kuin määrä, jolla tulomäntä painetaan alas, mikä tasoittaa tilannetta. Yllä olevassa esimerkissä, jos tulomäntää painetaan 10 yksikköä alaspäin, ulostulomäntää nostetaan 1 yksiköllä. Periaate on samanlainen kuin vivun käyttäminen kiven nostamiseen. Monen tyyppiset hydraulimekanismit, kuten lentokoneiden ja joidenkin ajoneuvojen jarrujärjestelmät, perustuvat Pascalin lakiin.