パスカル、パスカル、または法則の原則は、任意の点に閉じ込められた流体の圧力の変化は、流体内の他のすべての点に変更されずに伝達されると述べています。
この原理はフランスの科学者ブレーズパスカル（1623-1662）によって発見されました。パスカルの科学への貢献の重要性のため、国際システムの圧力単位は彼の名誉に因んで名付けられました。
図1.バックホウはパスカルの原理を利用して重量物を持ち上げます。ソース：ソース：publicdomainpictures.net
圧力は、表面とその面積に垂直な力の比として定義されるため、1パスカル（Pa）は1ニュートン/ m 2に等しくなります。
歴史
彼の原理をテストするために、パスカルはかなり強力な証明を考案しました。彼は中空の球体を取り、いくつかの場所に穴をあけ、1つを除くすべての穴に栓をし、そこから水を満たしました。これに彼はプランジャーが付いている注射器を置きました。
プランジャー内の圧力を十分に上げると、圧力が流体のすべての点に均等に全方向に伝達されるため、プラグが同時に解放され、パスカルの法則が示されます。
図2.パスカルのシリンジ。出典：ウィキメディア・コモンズ。
ブレーズ・パスカルは短命で、病気が目立っていました。彼の心の信じられないほどの範囲は、自然と哲学のさまざまな側面を調査するように彼を導きました。彼の貢献は流体の挙動の研究に限定されず、パスカルはコンピューティングのパイオニアでもありました。
19歳のとき、Pascalは父親がフランスの税制での作業に使用できる機械式計算機、pascalinを作成しました。
また、彼の友人や同僚である偉大な数学者のピエール・ド・フェルマーとともに、彼らは物理学と統計学に不可欠な確率論を具体化しました。パスカルは39歳でパリで亡くなりました。
パスカルの原理の説明
次の実験は非常に簡単です。U字管に水を満たし、ピストンのようにスムーズかつ簡単にスライドできるプラグを両端に配置します。左のピストンに圧力がかかり、少しピストンが沈むと、右のピストンが上昇し、流体に押されていることがわかります（図3）。
図3.パスカルの原理の適用。出典：自作。
これは、圧力が低下することなく、右側のピストンと接触しているものを含む、流体のすべてのポイントに伝達されるために発生します。
水や油などの液体は非圧縮性ですが、同時に分子には十分な運動の自由度があるため、圧力を右のピストンに分散させることができます。
このおかげで、右のピストンは、左に加えられた力と大きさと方向がまったく同じですが、反対方向の力を受けます。
静止流体の圧力は、コンテナの形状とは無関係です。圧力は深度とともに線形に変化することがすぐに示され、パスカルの原理はこれから従います。
任意のポイントの圧力が変化すると、別のポイントの圧力も同じ量だけ変化します。そうでなければ、液体を流す余分な圧力が発生します。
圧力と深さの関係
静止している流体は、流体が入っているコンテナの壁と、流体に浸されている物体の表面にも力を及ぼします。パスカルの注射器実験では、水の流れが球体に対して垂直に出てくることがわかります。
流体は力が作用する表面に垂直に力を分配するので、SI単位がパスカルである領域AによってF edが及ぼす垂直力として平均圧力P mの概念を導入すると便利です。
圧力は深度とともに増加します。これは、流体のごく一部を静的平衡状態で分離し、ニュートンの第2法則を適用することで確認できます。
図4.立方体の形状で静的平衡状態にある流体のごく一部の自由体図。出典：E-xuao
水平方向の力はペアで相殺されますが、垂直方向では力は次のようにグループ化されます。
密度で質量を表現ρ=質量/体積：
液体部分の体積は積A xhです。
用途
Pascalの原理は、重りを持ち上げたり、重りを持ち上げたり、金属にスタンプを押したり、物体を押したりする作業を容易にする多数のデバイスを構築するために使用されてきました。それらの中には：
-油圧プレス
-自動車のブレーキシステム
-メカニカルシャベルとメカニカルアーム
-油圧ジャッキ
-クレーンとエレベーター
次に、パスカルの原理が小さな力をどのようにして大きな力に変えて、これらすべての仕事を行うかを見てみましょう。油圧プレスは最も特徴的な例であり、以下で分析します。
油圧プレス
油圧プレスを構築するには、図3と同じデバイス、つまりU字型のコンテナを使用します。このコンテナでは、1つのピストンから別のピストンに同じ力が伝達されることがわかっています。違いはピストンのサイズであり、これがデバイスを機能させるものです。
次の図は、Pascalの原理の動作を示しています。圧力は、小さいピストンと大きいピストンの両方で、流体のすべての点で同じです。
図5.油圧プレスの図。出典：ウィキメディア・コモンズ。
p = F 1 / S 1 = F 2 / S 2
大きなピストンに伝達される力の大きさは次のとおりです。
F 2 =（S 2 / S 1）。F 1
S 2 > S 1なので、結果はF 2 > F 1となります。したがって、出力力は、領域間の商によって与えられる係数で乗算されています。
例
このセクションでは、アプリケーションの例を示します。
油圧ブレーキ
車のブレーキは、ホイールに接続されたチューブを満たす油圧作動油を通してパスカルの原理を利用しています。ドライバーが停止する必要がある場合、ドライバーはブレーキペダルを踏み込み、液圧を発生させることによって力を加えます。
もう一方の極端な例では、圧力がブレーキパッドを、タイヤとは異なり、ホイールと連動して回転するドラムまたはブレーキディスクに押し付けます。結果として生じる摩擦により、ディスクが減速し、ホイールも減速します。
図6.油圧ブレーキシステム。出典：F. Zapata
油圧プレスの機械的利点
図5の油圧プレスでは、摩擦が考慮されていない限り、入力仕事と出力仕事が等しくなければなりません。
入力された力F 1は、ピストンが距離d移動させる1を出力力ながら、下降しながらF 2が走行可能D 2上昇ピストンを。両方の力によって行われる機械的作業が同じ場合：
機械的利点Mは、入力力と出力力の大きさの間の商です。
また、前のセクションで示したように、エリア間の商としても表すことができます。
小さなピストンd 1の変位を犠牲にして機械的な利点が得られるため、自由な作業は実行できるようですが、実際にはこのデバイスではエネルギーが生成されていません。
したがって、性能を最適化するために、入口ピストンの短いパルスによって出口ピストンが上昇するように、バルブシステムがデバイスに追加されます。
このようにして、油圧ガレージジャッキのオペレータは、数回ポンプで揚水して、車両を徐々に持ち上げます。
運動が解決されました
図5の油圧プレスでは、ピストン面積は0.5平方インチ（小さなピストン）と25平方インチ（大きなピストン）です。検索：
a）このプレスの機械的利点。
b）1トンの荷物を持ち上げるのに必要な力。
c）入力荷重が前記荷重を1インチ持ち上げるために作用しなければならない距離。
すべての結果は、英国システムとSI国際システムの単位で表します。
解決
a）機械的な利点は次のとおりです。
M = F 2 / F 1 = S 2 / S 1 = 25 in 2 / 0.5 in 2 = 50
b）1トンは2000ポンド力に相当します。必要な力はF 1です。
F 1 = F 2 / M = 2000 lb-force / 50 = 40 lb-force
国際システムで結果を表すには、次の換算係数が必要です。
1ポンド力= 4.448 N
したがって、F1の大きさは177.92 Nです。
c）M = d 1 / d 2→ d 1 = Md 2 = 50 x 1 in = 50 in
必要な変換係数は次のとおりです：1 in = 2.54 cm
参考文献
- バウアー、W。2011。工学および科学のための物理学。ボリューム1. Mc Graw Hill。417-450。
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- Figueroa、D.（2005）。シリーズ：理工学のための物理学。ボリューム4。流体と熱力学。ダグラスフィゲロア（USB）によって編集されました。4-12。
- レックス、A。2011。基礎物理学。ピアソン。246-255。
- Tippens、P。2011。Physics：Concepts and Applications。第7版。McGraw Hill。301-320。