Hydrostatický paradox

author
7 minutes, 17 seconds Read

Takový termín byl použit pro vyslovení pravdy, že jakýkoli sloupec vody, jakkoli malý, může zvednout jakékoli závaží, jakkoli velké, experimentálně prokázané na známém přístroji známém jako vodní měch. Toto tvrzení je teoreticky správné, i když jeho praktické použití má své meze. Proč by však měla být považována za paradoxnější než působení páky, nám bylo vždy záhadou. Teoreticky platí pro páku, že jakákoli váha, ať je jakkoli malá, může jejími prostředky zvednout jakoukoli váhu, ať je jakkoli velká, stejně jako pro vodní měch nebo hydrostatický lis.V obou případech se na principu „virtuálních rychlostí“ váha zvedaného tělesa vynásobená vzdáleností, na kterou se pohybuje, vždy rovná váze zvedaného tělesa vynásobené vzdáleností, na kterou se pohybuje, přičemž se předpokládá, že tření je nulové. A prakticky ve všech případech musí být váha, která zvedá, dostatečně těžší, než by odpovídalo této rovnici, aby překonala tření přístroje, ať už měchu nebo páky.Někteří z našich dopisovatelů si lámou hlavu nad teorií hydrostatického tlaku aplikovaného na Brahmův lis a dostáváme ne méně než tucet dotazů týkajících se tohoto tématu. Na tyto dotazy se pokusíme v tomto článku definitivně odpovědět. Téma se stane nejasným, až když se pokusíme dostat zpět k přírodním zákonům a zjistit, proč jsou věci takové, jaké jsou. My se omezíme na jednoduchou otázku 7Jaké jsou. Rovnováhu tekutin přisuzoval Pascal výše zmíněnému principu virtuálních rychlostí. Tento princip či přírodní zákon byl takto vysloven: „Síly v rovnováze se k sobě musí chovat stejně jako jejich rychlosti“. Lze dodat, že pokud jsou nějaké dvě síly ve vzájemném vztahu tak, že pohyb, který má každá z nich tendenci vyvolat, je opačného směru než pohyb druhé síly a že vzdálenosti, o které by se každá z nich pohybovala, kdyby jedné z nich pomohla dodatečná síla, by byly opačné než síly samotné, pak pokud jedné nebo druhé z takto spojených sil nepomůže dodatečná síla, žádná z nich nevyvolá pohyb.Příkladem dvou takto spojených sil jsou dvě pružiny, z nichž jedna má sílu rovnající se podpoře dvou liber a druhá sílu rovnající se podpoře čtyř liber, připevněné k pevným podpěrám a působící na konce páky dlouhé šest stop, která spočívá na opěrném bodě umístěném dvě stopy od jednoho konce a čtyři stopy od druhého – pružina o síle dvou liber působí na delší rameno a pružina o síle čtyř liber na kratší rameno. V tomto případě by nedošlo k žádnému pohybu, pokud by na obě pružiny nepůsobila další síla. Obě síly by byly v rovnováze. nyní, když malý sloupec vody podpírá větší sloupec, jejich váhy jsou dvě síly, přesně takto spojené. Žádný ze sloupů nemůže klesat, aniž by druhý stoupal,tj. pohyboval se opačným směrem, a vzdálenosti, o které by se sloupy pohybovaly, by byly nepřímo úměrné jejich hmotnostem. Aby se některý z nich mohl pohybovat, musí alespoň na jeden z nich působit další síla, která vyvolá pohyb v obou. Nekonečně malá dodatečná síla působící na jeden sloup by však stačila ke zničení rovnováhy, ledaže by nějaký odpor nebo protichůdná síla okamžitě zabránila pohybu druhého sloupu. Kromě toho jsou vlastnosti kapalin takové, že hmotnosti jakýchkoli dvou sloupů kapalin, které jsou u svých základen spojeny kapalným prostředím, vždy udržují popsaný vztah, pokud na jeden nebo oba sloupy nepůsobí nějaká jiná síla.Pro náš současný účel je zbytečné komplikovat tuto otázku úvahami o sloupech nestejných průměrů v různých částech, neboť sloupy, o kterých zde mluvíme, jsou sloupy stejného průměru v celém rozsahu.Dále, ačkoli tento zákon virtuálních rychlostí byl předmětem mnoha vysvětlujících snah, nevíme o něm dnes o nic víc než o podstatě gravitace. Jediné, co můžeme udělat, je uznat jeho existenci stejně jako existenci gravitace, vše ostatní musí být pouhé neplodné spekulace. hydrostatický tlak Brahma, působí dodatečnou silou na jeden ze dvou tekutinových sloupců v rovnováze, aby nejen narušil rovnováhu, ale také aby překonal protichůdnou sílu nebo odpor, který je proti pohybu opačného sloupce. Řekli jsme, že dvě síly ve dvou takových sloupech, když na ně nepůsobí žádná přídavná síla,jsou hmotnosti sloupů ; ale protože hmotnosti sloupů jsou k sobě navzájem jako jejich plochy průřezu.lze tyto plochy použít jako reprezentanty obou sil a bude vhodnější je takto uvažovat. Protože však tyto plochy, pokud jsou si geometricky podobné, jsou k sobě navzájem jako čtverce jejich průměrů, můžeme pracovat ještě pohodlněji tak, že tyto plochy budeme považovat za reprezentanty obou sil.Nechť malý sloup hydrostatického lisu má průměr jeden palec a velký sloup má průměr dva palce. Když jsou tyto sloupy v rovnováze, budou se jejich hmotnosti navzájem rovnat plochám jejich průřezů, které se navzájem rovnají čtvercům jejich průměrů, neboli jako se rovná jedna čtyřem. Zde máme sílu o velikosti jedné, která vyvažuje sílu o velikosti čtyř, jednoduše proto, že jsou spolu tak spjaty, že pokud by měl nastat pohyb působením dodatečné síly na jeden z těchto sloupů, musí se jeden z nich pohybovat v opačném směru čtyřikrát tak daleko jako druhý. Z toho vyplývá, že vzhledem k tomu, že pohyb vyvolaný touto silou se musí přenášet přes kapalné médium spojující oba sloupy u jejich základen a že toto médium je podmínkou, která vytváří zvláštní vztah mezi oběma silami, musí být poměr mezi působící silou a odporem, který překoná, přesně stejný, jako byl na počátku mezi oběma sloupy, takže působí-li síla šesti liber přes píst spočívající na vrcholu menšího sloupu, vyrovná váhu dvaceti čtyř liber působící přes píst spočívající na vrcholu většího sloupu; a jakákoli menší síla než dvacet čtyři liber působící přes píst na vrchol většího sloupu se zvedne o jeden palec na každé čtyři palce, o které menší píst klesne.Z toho také vyplývá, že množství kapaliny vytlačené zpod menšího pístu se přesně rovná množství kapaliny vstříknuté do většího válce a že zdvih malého pístu musí vždy projít větší vzdálenost než pohyb většího pístu za stejnou dobu, přičemž vzdálenosti jsou nepřímo úměrné silám. Princip, který je základem činnosti tohoto stroje, totiž princip virtuálních rychlostí, je stejně neměnný a nevyzpytatelný jako existence hmoty a síly.Máme zde také důvod, proč velká hydrostatická síla, generovaná malým sloupcem vody v takovém lisu, nemůže vyvolat rychlejší pohyb, než jaký by mohl být vyvolán pohybem samotného malého sloupce, a jako další a konečný závěr, čím větší je rozdíl mezi průměry pístů a čím větší je následná síla lisu, tím pomalejší bude pohyb většího pístu.

Všechny tyto skutečnosti byly prokázány experimentem a ukázali jsme, že zákon virtuálních rychlostí je dostatečně vysvětluje.

Similar Posts

Napsat komentář

Vaše e-mailová adresa nebude zveřejněna.