Apabila brek hidraulik ditekan, daya pada pedal akhirnya menghasilkan tekanan dalam bendalir tertutup. Perubahan tekanan itu dihantar melalui bendalir ke omboh lain, lalu daya boleh dikenakan pada kawasan yang lebih besar. Sistem ini tidak mencipta tenaga percuma; ia menukar hubungan antara daya dan jarak gerakan.
Tekanan ialah daya per unit luas
Tekanan ditakrifkan sebagai daya serenjang dibahagi dengan luas kawasan tempat daya bertindak, P = F/A. Unit SI bagi tekanan ialah pascal, bersamaan satu newton per meter persegi. Untuk daya yang sama, kawasan yang lebih kecil menghasilkan tekanan lebih besar, manakala kawasan yang lebih besar menghasilkan tekanan lebih kecil.
Perubahan tekanan dipindahkan melalui bendalir tertutup
Hukum Pascal menyatakan bahawa perubahan tekanan yang dikenakan pada bendalir tertutup dipindahkan tanpa berkurang ke seluruh bendalir dan dinding bekas dalam model bendalir statik ideal. Prinsip ini merujuk kepada perubahan tekanan, bukan dakwaan bahawa tekanan mutlak sama di semua titik. Tekanan akibat kedalaman masih boleh berbeza dari satu aras ke aras lain.
Dalam sistem dua omboh yang berada pada aras hampir sama, tekanan tambahan pada omboh kecil dihantar ke omboh besar. Jika tekanan pada kedua-dua omboh ialah sama, hubungan F₁/A₁ = F₂/A₂ menunjukkan bahawa omboh dengan luas lebih besar boleh menghasilkan daya lebih besar.
Contoh: daya 100 N dikenakan pada omboh masukan berluas 2.0 cm² (2.0 × 10⁻⁴ m²). Tekanan tambahan ialah P = F/A = 100/(2.0 × 10⁻⁴) = 5.0 × 10⁵ Pa. Jika omboh keluaran berluas 200 cm² (2.0 × 10⁻² m²), dayanya F₂ = PA₂ = (5.0 × 10⁵)(2.0 × 10⁻²) = 1.0 × 10⁴ N, iaitu 10 kN, kerana nisbah luas ialah 100. Namun untuk menolak omboh keluaran sejauh 1 cm, omboh masukan mesti bergerak 100 cm. Kerja masukan (100 N × 1.00 m = 100 J) sama dengan kerja keluaran (10⁴ N × 0.01 m = 100 J) dalam sistem ideal, jadi sistem ini tidak menggandakan tenaga.
Pertambahan daya disertai jarak gerakan yang lebih kecil
Bagi bendalir yang hampir tidak termampat dan kehilangan tenaga yang kecil, isi padu yang ditolak oleh satu omboh perlu sepadan dengan isi padu yang bergerak pada omboh lain. Jika omboh keluaran mempunyai luas lebih besar, ia bergerak pada jarak lebih pendek berbanding omboh masukan untuk isi padu sama. Maka keuntungan daya disertai pengurangan jarak gerakan, selaras dengan pemuliharaan tenaga.
Sistem sebenar mempunyai kehilangan dan had operasi
Bendalir sebenar mempunyai kelikatan, hos dan pengedap boleh berubah bentuk, dan geseran menghilangkan sebahagian tenaga mekanik. Gelembung gas juga boleh menjadikan sistem terasa lembut kerana gas lebih mudah dimampatkan daripada cecair. Oleh itu, sistem hidraulik sebenar tidak mencapai kecekapan ideal sepenuhnya dan perlu direka mengikut had tekanan komponen.
Sejarah ringkas
Blaise Pascal mengkaji tekanan dalam bendalir pada abad ke-17, dan prinsip yang kini menggunakan namanya diterbitkan selepas kematiannya dalam karyanya tentang keseimbangan cecair pada 1663.
Bagaimana kita mengetahui hal ini?
Apakah yang diterangkan oleh Hukum Pascal?