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- Pressione in un sistema idraulico
Pressione in un sistema idraulico:
I sistemi idraulici funzionano secondo le leggi dell'idrostatica. La legge di Pascal afferma: “In un sistema chiuso la pressione in un fluido compresso a riposo si propaga equamente in tutte le direzioni”.
L'animazione seguente mostra il principio di un sistema idraulico con due pistoni, tubi con manometro e olio (colorato in blu).
Il pistone sinistro viene spinto verso il basso con una certa forza (F1). Come risultato dello spostamento del fluido nel pistone sinistro, il pistone destro viene spinto verso l'alto con la forza (F2). I diametri di entrambi i cilindri sono gli stessi. In questa sezione calcoleremo le pressioni e le forze in due sistemi idraulici.
Per calcolare la forza F2 dobbiamo prima trovare il peso (kg) e l'accelerazione gravitazionale (m/s²). Il peso della BMW immaginaria è di 1000 kg. Arrotondiamo l'accelerazione gravitazionale a 10. Utilizziamo questi dati per compilare la formula per calcolare la forza richiesta:
Per calcolare la pressione indicata dal manometro è possibile utilizzare la seguente formula:
Per cui:
- p = pressione in Pa (Pascal)
- F = forza in N (Newton)
- A = superficie in m²
Compiliamo la formula per calcolare la pressione del fluido sotto entrambi i pistoni.
Un promemoria:
- 1 kPa (kilopascal) = 1.000 Pa;
- 1 MPa (megapascal) = 1.000.000 Pa;
- 1 bar = 100.000 Pa = 100.000 N/cm².
Una pressione di 10.000.000 di Pa equivale quindi a 100 bar.
Nell'animazione seguente il diametro del pistone destro è aumentato di dieci volte. Calcoliamo la pressione sotto il pistone destro con la superficie (A2) di 100 cm².
La pressione del fluido nell'intero sistema è la stessa. Inseriamo la pressione nelle seguenti formule:
Le formule mostrano che l'auto da 1000 kg può essere sollevata esercitando una forza (F1) sul pistone sinistro di 100 kg. La distanza percorsa dal pistone sinistro è dieci volte maggiore di quella del pistone destro.
Completando la seguente equazione possiamo dimostrare che la pressione è la stessa in tutto il sistema:
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