Physikalische Erklärung des Pascalschen Gesetzes

In Bezug auf Ihre Formulierung "Kraft wird übertragen (und nimmt möglicherweise aufgrund von Energieverlust ab)" - nein, nein, die Abnahme der Kraft ist nicht ohne weiteres mit dem Energieverlust verbunden. Die Kraft kann verringert werden, weil es Reibung gibt, aber dies impliziert keinen Energieverlust (nicht, wenn sich nichts bewegt). Und auch Energie kann ohne Kraftabfall verloren gehen (plastische Verformung des Seils).

Zu deiner Frage... du kennst bestimmt das berühmte Experiment: Man nehme ein mit Wasser gefülltes Fass und einen daran angeschlossenen dünnen Schlauch nach oben. Wenn Sie das Rohr mit Wasser füllen, platzt das Fass.
Der Punkt unter dem Rohr ist einfach - die ganze Wassersäule drückt darauf. Aber was ist mit den anderen Spots? Nun, sie werden von der Oberseite des Fasses (plus der kleinen Säule darunter) geschoben. Wenn Sie also das Fass in der Mitte durchschneiden, müssen Sie es mit der Kraft aller Wassersäulen halten, nicht nur derjenigen, die tatsächlich so hoch geht.

Was deine Moleküle angeht: Es ist einfacher, jemanden wegzustoßen, wenn man sich mit dem Rücken an eine Wand lehnt! :)

Sie können die gleiche Erklärung verwenden:

„Das erste Molekül schiebt seine nächsten Nachbarn (die auch zurückdrücken), die nächsten Nachbarn schieben ihre nächsten Nachbarn und so weiter, bis die Kraft durch die Flüssigkeit übertragen wird.“

Die auf oder von einer Oberfläche übertragene Gesamtkraft ist proportional zur Anzahl der drückenden Moleküle, die proportional zur Fläche ist.

Das Pascalsche Gesetz besagt, dass bei einem Druckanstieg an einem beliebigen Punkt in einer eingeschlossenen Flüssigkeit an jedem anderen Punkt im Behälter ein gleicher Anstieg auftritt.

Um dies zu erklären, ist der hydraulische Wagenheber ein besseres Beispiel. Wagenheber arbeitet mit mechanischen Kräften. Ein mechanischer Wagenheber verwendet ein Schraubengewinde zum Anheben schwerer Geräte. Aber hydraulische Wagenheber verwenden Kraft, die durch Druck erzeugt wird. Die Funktionsweise kann mit dem Pascalschen Gesetz erklärt werden. Ein hydraulischer Wagenheber enthält zwei miteinander verbundene Zylinder (einer mit größerer Fläche und der andere mit kleinerer Fläche) und darin eine nicht komprimierbare Flüssigkeit. Sobald eine Kraft auf den kleinen Zylinder ausgeübt wird, entwickelt sich ein Druck auf der Oberfläche des Zylinders. Nach dem Gesetz von Pascal wird der gleiche Druck auf alle Teile der Flüssigkeit übertragen. Am anderen Zylinder stellt sich also der gleiche Druck ein. Am zweiten Zylinder ist die Oberfläche groß. Seit$\displaystyle{pressure=\frac{force}{area}}$die in Aufwärtsrichtung auf die zweite Fläche wirkende Kraft wird größer sein. Sie üben also eine kleine Kraft auf den Zylinder mit kleinerer Oberfläche aus und erhalten eine viel größere Kraft auf die zweite Oberfläche mit größerer Oberfläche.

Nehmen wir als quantitatives Beispiel an, ich habe zwei Zylinder$C_1$Und$C_2$. Die Oberflächenbereiche von$C_1$Und$C_2$werden bezeichnet als$S_1$Und$S_2$. Lassen$S_1=1 m^2$Und$S_2=100 m^2$. In den Zylindern ist eine inkompressible Flüssigkeit vorhanden und beide sind verbunden. Sie wenden eine Kraft von ca$600N$(das Gewicht eines durchschnittlichen Mannes; nehmen Sie an, Sie stehen auf der Oberfläche des ersten Zylinders).$S_1$. Dann wird es einen Druck von erzeugen$600N/m^2$. Nach dem Pascalschen Gesetz tritt derselbe Druck auf$S_2$. dann tritt die Kraft auf$S_2$wird sein$60000 N$!!!. Beeindruckend, nicht wahr? Das ist das Gewicht von 4 Autos. Sie haben gerade 4 Autos nur mit Ihrem Gewicht angehoben. Kein Schweiß.

Die zusätzliche Kraft kam aus dem Nichts. Der Druck bleibt einfach gleich, da die Flüssigkeit nicht komprimierbar ist. Die Kraftwirkung ist unterschiedlich, wenn Sie verschiedene Oberflächenbereiche anwenden, die durch die Flüssigkeit verbunden sind. Wenn Sie zwei gleiche Oberflächenbereiche anwenden, gibt es keine zusätzliche Kraft. Hier hat die Fläche eine große Relevanz. Man kann es nicht einfach vermeiden und nur in Kraft denken.