학문

유체역학에서 파스칼의 원리와 유압 장치의 작동 방식

밀폐된 용기 속에 담긴 정지 유체의 한 부분에 가해진 압력이 유체 내부의 모든 방향과 용기 벽면에 크기 변화 없이 그대로 전달된다는 파스칼 법칙 및 자동차 브레이크 응용 원리가 궁금합니다.

1개의 답변이 있어요!

  • 안녕하세요. 이수민 전문가입니다.

    액체는 거의 압축되지 않아서, 밀폐된 용기 한쪽을 누르면 그 압력이 액체 전체에 똑같이 퍼져요. 압력은 힘을 면적으로 나눈 값이니 F₁/A₁ = F₂/A₂가 되고, 작은 피스톤에 준 힘이 큰 피스톤에서는 면적 비만큼 커져서 나와요. 작은 피스톤 면적이 1cm², 큰 피스톤이 50cm²라면 10kg의 힘으로 500kg을 들어 올릴 수 있어요.

    대신 밀려간 액체 부피가 같아야 하니 큰 피스톤을 1cm 올리려면 작은 피스톤을 50cm 눌러야 하고, 힘 곱하기 거리인 일의 양은 양쪽이 같아요.

    자동차 브레이크는 페달을 밟으면 지렛대와 배력장치가 힘을 키워 지름이 작은 마스터 실린더 피스톤을 밀어요. 이 압력이 브레이크 오일을 타고 네 바퀴의 캘리퍼로 똑같이 전달되고, 지름이 더 큰 캘리퍼 피스톤이 큰 힘으로 패드를 디스크에 눌러 바퀴를 세워요.

    그런데 오일에 공기가 섞이면 공기가 눌려서 압력이 제대로 전달되지 않고 페달이 물렁해져요. 브레이크 오일은 습기를 빨아들여 끓는점이 낮아지기도 해서 2년 정도마다 교환하는 게 좋아요 :)

    채택 보상으로 564베리 받았어요.

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