춘천교육지원청 영재교육원 과학 - 생활속의 물리학 : 파스칼의 원리 - 2관절 유압 집게 팔 (by 성림초등학교 고준)

춘천교육지원청 영재교육원 과학  - 생활속의 물리학 

: 파스칼의 원리 - 2관절 유압 집게 팔

(by 성림초등학교 고준)

 

 

 

 

 

 

 

춘천교육지원청 영재교육원 과학  - 생활속의 물리학 

: 파스칼의 원리 - 2관절 유압 집게 팔

(by 성림초등학교 고준)

 

 

 

 

 

 

 

 

파스칼의 원리

[ Pascal’s principle ]

밀폐된 관에 담겨있는 비압축성 액체의 한쪽 방향으로 힘을 가했을 때, 방향에 상관없이 그 관 내부 임의의 단면에 전달된 압력은 동일하다는 원리이다.

---

그림 1. 블레즈 파스칼 (출처)

파스칼의 원리는 1653년 프랑스의 물리학자 블레즈 파스칼 (Blaise Pascal, 1623 – 1662) 에 의해 발견되었다. 유체압력 전달원리 (principle of tranmission of fluid pressure) 라고도 하며, 유체 내부에서 면적과 힘의 상관관계를 보여준다.

그림 2. 폐관 형태의 유압 장치 (출처: 한국물리학회)

그림 3. 유압프레스 기계의 동작원리 (출처: 한국물리학회)

이처럼 파스칼의 원리에 의하면 폐관에서 피스톤의 면적에 따라 작은 힘을 큰 힘으로 변환할 수 있으므로, 비슷한 효과를 내는 도르래와 함께 다양한 산업분야에서 이용된다. 대표적인 예로는 그림 3과 같은 유압프레스 기계가 있다. 유압프레스 기계는 직접적으로 힘을 가하는 부분을 의도적으로 줄여 좁은 면적의 피스톤에 작은 힘을 가해주고, 폐관의 유체를 통해 반대편에 위치한 넓은 면적의 피스톤에서 큰 힘이 도출되도록 설계된 장치이다. 이를 통해 작은 힘으로도 무거운 물체를 이동시키거나 단단한 물체를 압축시킬 수 있으며, 질량비와 면적비를 조절하여 가해지는 힘의 크기를 조절할 수 있으므로 산업분야에서 다양한 용도로 활용이 가능하다.

그림 4. 유압식 브레이크 기계의 동작원리 (출처: 한국물리학회)

더 나아가 폐관에서 가해진 힘은 어느 방향이던지 방향에 상관없이 폐관에서 동일한 압력으로 전달되므로, 한 곳에서 전달된 압력을 여러 지점으로 분산시킬 수 있다. 이를 이용한 장치가 사륜차에 적용되는 유압식 브레이크이다. 그림 4에서 볼 수 있듯이 한쪽 면에서 압력을 가할 경우, 각 바퀴에 연결된 실린더에 같은 압력이 전달되어 브레이크가 동작하며 이를 통해 사륜차를 안정적으로 제동시킬 수 있다.

파스칼의 원리는 비압축성의 유체에 해당하는 원리이기 때문에, 액체가 압축성을 띌 경우 이를 활용한 기계가 정상적으로 동작하지 않을 수 있다. 유압식 브레이크에서 빈번하게 발생하는 이 현상은 베이퍼 록 (Vapor lock) 이라고도 하며, 브레이크액이 팽창하면서 내부 폐관 내에 기포가 차는 현상을 말한다. 이처럼 압축성 기포가 관 내부에 형성되었을 경우, 압력을 가해도 정상적인 힘의 전달이 불가능하므로 차체의 제동을 방해한다. 이는 유압 장치에서도 마찬가지로 비정상적인 압력 전달을 유발할 수 있으므로 주의하여 유체를 선택하여야 한다.

[네이버 지식백과] 파스칼의 원리 [Pascal’s principle] (물리학백과)

춘천교육지원청 영재교육원 과학  - 생활속의 물리학 

: 파스칼의 원리 - 2관절 유압 집게 팔

(by 성림초등학교 고준)

 

 

 

 

 

 

 

춘천교육지원청 영재교육원 과학  - 생활속의 물리학 

: 파스칼의 원리 - 2관절 유압 집게 팔

(by 성림초등학교 고준)

 

 

 

 

 

 

 

https://youtu.be/3s8f1-UkLnw

춘천교육지원청 영재교육원 과학  - 생활속의 물리학 

: 파스칼의 원리 - 2관절 유압 집게 팔

(by 성림초등학교 고준)

 

 

 

 

 

 

 

http://kko.to/2ri_Fha0a2

성림초등학교

춘천교육지원청 영재교육원 과학  - 생활속의 물리학 

: 파스칼의 원리 - 2관절 유압 집게 팔

(by 성림초등학교 고준)