Định luật Pascal là một trong những định luật cơ bản trong lĩnh vực chất lỏng và có ứng dụng rộng rãi trong đời sống cũng như các ngành công nghiệp. Một trong những ứng dụng điển hình của định luật Pascal là hệ thống phanh thủy lực trên ô tô, giúp truyền lực từ bàn đạp phanh đến bánh xe, mang lại hiệu quả phanh an toàn và ổn định. Trong bài viết này, chúng ta sẽ tìm hiểu rõ hơn về định luật Pascal và cách áp dụng nó vào hệ thống phanh thủy lực, từ đó hiểu sâu hơn về nguyên lý hoạt động cũng như tầm quan trọng của hệ thống này trong ô tô hiện đại.
Định luật Pascal là gì?
- Định luật Pascal phát biểu rằng độ tăng áp suất lên một chất lỏng chứa trong bình kín được truyền nguyên vẹn cho mọi điểm của chất lỏng và thành bình. Bằng việc áp dụng định luật Pascal, một lực nhỏ có thể chuyển đổi thành một lực lớn.
- Nguyên lý đòn bẩy là gì?
Nguyên lý đòn bẩy phát biểu rằng bằng việc sử dụng đòn bẩy, có thể chuyển đổi một lực nhỏ thành một lực lớn. - Kích thủy lực hoạt động như thế nào?
Diện tích của hình trụ lớn gấp 4 lần diện tích của hình trụ nhỏ. Một vật nặng p=10 kg trên một hình trụ nhỏ sẽ treo bằng một vật nặng P=40 kg trên một hình trụ lớn. Một lực nhỏ tăng tỉ lệ với diện tích hình trụ. Ở đây, khi pít-tông nhỏ bị đẩy vào H=40 mm, thì pít-tông lớn chỉ tăng thêm h=10 mm. Nó tăng lên bởi lượng dầu được cung cấp từ xi lanh nhỏ hơn. Lượng tăng của hình trụ tỷ lệ nghịch với diện tích.
Như vậy, kích thủy lực là một công cụ áp dụng “Nguyên lý đòn bẩy” của bơm và “định luật Pascal” của dầu thủy lực. Bằng cách kết hợp hai nguyên tắc này, có thể nâng một vật trọng lượng lớn với một lực nhỏ của con người.
Ứng dụng của định luật Pascal
Nguyên lý Pascal được áp dụng trong việc chế tạo các máy nén thủy lực, máy nâng, phanh thủy lực.Giả sử ta có một máy nén thủy lực có cấu tạo gồm 2 xi lanh có tiết diện S và s. 2 xilanh này chứa đầy chất lỏng và thường là dầu thuỷ lực, bịt kín bằng 2 pít-tông.
Khi ta tác dụng một lực f lên pít-tông nhỏ s, lực này gây áp suất p=f/s và áp suất này truyền nguyên vẹn tới pít-tông lớn có tiết diện S và gây lực nâng F lên pít-tông theo công thức:
(1)
Điều này có nghĩa là S lớn hơn s bao nhiêu lần thì F lớn hơn f bấy nhiêu lần, do đó ta nâng được các vật có trọng lượng rất lớn bằng một lực vừa đủ.Ngoài ra nếu tính thêm độ cao sau mỗi lần nén với H là độ cao lên được sau 1 lần nén tạo ra các F ở tiết diện S và h là độ cao sau khi nhấn pít-tông xuống một độ cao h để gây ra lực f tại tiết diện s thì ta có:
(2)
Từ công thức (2) suy ra 
Hành trình di chuyển của piston tỷ lệ nghịch với diện tích xi lanh. (3)
Hệ thống phanh thủy lực là gì?
Phanh thủy lực là hệ thống phanh sử dụng chất lỏng (dầu phanh) để truyền lực từ bàn đạp phanh đến các bánh xe, giúp xe giảm tốc và dừng lại. Đây là loại phanh phổ biến nhất trên ô tô hiện nay nhờ hiệu suất phanh tốt, lực phanh mạnh và ổn định, dễ dàng điều khiển và có độ tin cậy cao.
Xi lanh chính:
Bộ phận quan trọng khác của hệ thống phanh thủy lực là xi lanh khi có lực truyền từ bàn đạp xuống. Chức năng cơ bản của nó là cân bằng áp suất cần thiết để phanh, ngăn ngừa các chất gây ô nhiễm như không khí và nước.Cấu tạo của xi lanh đó là có vỏ, bình chứa, pít-tông, cốc cao su, van kiểm tra áp suất, v.v.
Xi lanh phụ hay xi lanh bánh xe:
Xi lanh phụ sẽ đảm nhận nhiệm vụ chuyển đổi áp suất thủy lực sang áp suất cơ để đẩy guốc phanh về phía tang trống( hoặc đĩa phanh). Xi lanh bánh xe hay piston đơn là hai loại chính của xi lanh phụ trên xe ô tô. Theo công thức (1) ở trên cho thấy ta muốn tăng lực phanh lên bao nhiêu lần thì ta tăng diện tích xi lanh bánh xe S lên bấy nhiêu lần so với diện tích xi lanh chính s,
Ví dụ s=2cm2 mà S=10cm2 thì lực phanh bánh xe tăng lên được 5 lần so với lực đạp phanh.f=10N thì F=10.5=50N.Vì vậy mà khi ta đạp một lực nhỏ vẫn có thể phanh được cả xe có khối lượng di chuyển hàng vài tấn.
Nguyên lý phanh thủy lực hoạt động
Khi bạn đạp phanh, tổng phanh sẽ tạo ra áp suất dầu phanh. Áp suất này được truyền qua ống dẫn đến các kẹp phanh ở mỗi bánh xe. Piston trong kẹp phanh sẽ di chuyển, đẩy má phanh ép vào đĩa phanh. Lực ma sát giữa má phanh và đĩa phanh sẽ làm giảm tốc độ quay của bánh xe, giúp xe giảm tốc và dừng lại.
Hình trên cho thấy: Tại xi lanh phanh chính tác dụng một lưc 100N thì xi lanh bánh xe đạt được 900N. Nghĩa là ta chỉ cần đạp môt lưc nhẹ thi cũng cho ta một lực lớn.
Để tăng lực phanh ngoài phương pháp tăng đường kính xi lanh bánh xe người ta còn dùng cách tăng bán kính đĩa phanh R, dùng thêm bộ trợ lực chân không ở vị trí cần đạp phanh.
Tóm lại, định luật Pascal đóng vai trò quan trọng trong việc phát triển các hệ thống phanh thủy lực trên ô tô, giúp tối ưu hóa hiệu suất phanh và đảm bảo an toàn cho người lái. Thông qua nguyên lý truyền áp suất trong chất lỏng, hệ thống phanh thủy lực cho phép người lái có thể kiểm soát xe một cách dễ dàng và hiệu quả, ngay cả khi chỉ tác động một lực nhỏ. Sự kết hợp giữa kiến thức lý thuyết và ứng dụng thực tiễn này không chỉ góp phần vào việc phát triển công nghệ ô tô mà còn giúp nâng cao khả năng bảo dưỡng và sửa chữa của các kỹ thuật viên trong ngành. Để biết thêm những thông tin chi tiết, vui lòng liên hệ Trường dạy nghề Thanh Xuân qua website truongdaotaonghethanhxuan.edu.vn hoặc đến địa chỉ 93 Nguyễn Tuân, Thanh Xuân, Hà Nội. Hotline: (024) 35 58 95 95 hoặc 0936 98 90 90.