Hidrolik sistemlerde kuvveti bir noktadan farklı bir noktaya iletmek için yağ veya su gibi sıkıştırılamayan sıvılar kullanılır. Otomobil ve uçak gibi araçlarda hidrolik sistemler fren sisteminde kullanılırken iş makinalarında veya hidrolik liftlerde ağırlık kaldırma amaçlı kullanılmaktadır.
Pascal Prensibi
Pascal prensibi veya yasası kapalı kaplardaki sıvının herhangi bir noktasındaki basınçta oluşan artış, kaptaki sıvının diğer her noktasında eşit şekilde artışa neden olur.
Aşağıdaki kapalı kapta sıvı bulunmaktadır ve sıvının basıncı ölçen 3 adet basınç göstergesi farklı noktalara yerleştirilmiştir. (P1, P2, P3)
Eğer yukarıdaki sistemin basıncı bir etkiyle arttırılırsa, bu artış 3 göstergeye de aynı etkide yansıyacaktır.
Örnek olarak P1, P2 ve P3 basınç değerleri herhangi bir etki olmadan sırasıyla 1, 3 ve 5 basınç değerlerini gösteriyor olsun. Eğer sisteme 5 basınç birimi eklenirse yeni basınç değerleri sırasıyla 6,8 ve 10 olacaktır.
Bu eklenen basıncı şişenin üstüne elle vurularak şişenin alt tabanının düşürülmesi gibi düşünebiliriz. Bu şekilde sisteme uygulanan basınç sıvının tüm noktalarına iletilir ve şişenin en alt noktasına geldiğinde suyun içindeki statik su basıncı ve dışarıdan uygulanan basınç toplamı şişenin tabanına etki eder. Eğer yeterince büyükse şişenin tabanını düşürebilir.
Hidrolik Liftler Çalışma Prensibi
Aşağıdaki hidrolik araç lifti gibi daha karmaşık sistemlerde Pascal yasası kuvvetin katlanmasını sağlar. Soldaki silindirin taban alanı 1 cm2 ve sağdaki silindirin taban alanı 10 cm2 dir. Soldaki silindire 1 kg yük konulduğunda sıvı seviyesi 10 cm düşmekte iken sağ taraftaki silindir 10 kg’lik yükü 1 cm yukarı kaldırmaktadır.
1 cm2 yüzeydeki 1 kg kuvvet sistemdeki sıvının basıncının artmasına neden olmaktadır. Bu kuvvet 10 cm2 alanın her cm2 lik alanına etki edecek şekilde dağılmaktadır. Sonuç olarak bu örnekte 1 kg yükü 10 cm aşağı iterek 10 kg yükü 1 cm yukarı kaldırabildiğimizi (Pascal Yasası) görmüş olduk.
İlgili formüller aşağıdaki gibidir:
P1 = P2 (Basınçlar her iki tarafta da eşit olduğundan)
Basınç = Kuvvet / Yüzey Alanı
F1/A1 = F2/A2
Yukarıdaki örneği doğrulayalım:
1 kg / 1 cm2 = 10 kg / 10cm2
Sol tarafta aşağı itilen sıvı hacmi sağ tarafta yükselen sıvı hacmiyle aynıdır bu sebeple aşağıdaki formül hacim ilişkisini gösterir.
V1 = V2
Açarsak;
A1 * D1 = A2 * D2
A = birim alan
D = hareket eden mesafe ( sıvının yer değiştirdiği mesafe)
veya
A1/A2= D2/D1
Bu sistem kuvvetin katlanmasından dolayı basit bir makine (kaldıraç) olarak düşünülebilir. Mekanik olarak ne oranda yük kaldırabileceğimizi, iki taraf sıvı seviyesi oranını gösteren mekanik avantaj aşağıdaki gibi olacaktır.
Mekanik Avantaj (IMA) = D1/D2 = A2/A1
Yukarıdaki problem için IMA şu şekilde olur:
10:1 (10 cm/ 1 cm veya 10 cm2 / 1cm2)
Yazar: Ömer Faruk Bayçöl