Filozofia pojęć technicznych (156). Prasa


27-03-2020 15:47:28

Prawdziwy matematyk nie uznaje pojęcia paradoksu. Oznacza on tylko tyle, że zabrakło kompetencji matematycznych, by ten paradoks obalić. Zjawisko opisane Prawem Pascala do dziś jest nazywane paradoksem hydrostatycznym, co trochę śmieszy w XXI w.

Sam Błażej Pascal, choć był genialnym matematykiem, nie uznał chyba, że dowód matematyczny jest tu potrzebny. Formułując nowoczesną metodę naukową twierdził, że hipoteza dotąd jest oczywista (prawdziwa), dopóki ktoś nie zademonstruje zjawiska przeczącego tej hipotezie. W tym przypadku chodzi o hipotezę przenoszenia się ciśnienia zewnętrznego jednakowo na każdy punkt cieczy w zamkniętym naczyniu, co pokazał słynnym doświadczeniem z beczką i rurką. Poszedł więc tylko o krok dalej niż Simon Stevin, wcześniejszy o pokolenie Flamand, jeden z największych inżynierów Holandii, twórca ułamka dziesiętnego i szkoły inżynierskiej w Lejdzie. Narzekamy, że nasi wielcy inżynierowie są mało znani na świecie. A kto słyszał o Stevinie? Żył w czasie, kiedy największe monarchie Europy usiłowały zniszczyć malutką Republikę Zjednoczonych Prowincji i zagarnąć Niderlandy. Wielka Rzeczypospolita Polska podobnego parcia nie wytrzymała. A Holendrom nikt nie dał rady przez 300 lat. Także dlatego, że hydrotechnik Simon Stevin tak zaprojektował śluzy i kanały, że zatopił najeźdźców na polderach. Zjawiska hydrostatyczne, wraz z paradoksem, który opisał, miał w małym palcu, zanim jeszcze urodził się Pascal. Obaj panowie nie mogli zapewne przewidzieć jak kolosalne znaczenie dla techniki będzie miał ten efekt.

Dziś wywodzi się z niego pojęcie hydrauliki w części statycznej, a więc hydrostatyki oraz „hydrauliki siłowej”. Pozwalam sobie na ten cudzysłów, gdyż w siłownikach raczej nie używa się wody, lecz płynów mniej ściśliwych i odpornych na zamarzanie. Można bez przesady powiedzieć, że cała nauka o zjawiskach fizycznych w płynach w rurach i zbiornikach zamkniętych zaczyna się od Prawa Pascala. Niektóre nieporozumienia biorą się stąd, że w mechanice płynów zjawiska statyczne właśnie „płynnie” przechodzą w dynamiczne, ale i wówczas wszystkie prawa obowiązują: np. w wodociągu ciśnieniowym wcale nie zanika Prawo Pascala czy Archimedesa na rzecz prawa zachowania energii wyrażonego równaniem Bernoulliego. Zmierzam do konkluzji że szkoła, dzieląc nauki przyrodnicze na osobne działy, nie uczy myślenia o naturze jako o kontinuum zjawisk. Jest to niezbędne zwłaszcza dla inżyniera. Konstruując np. pompę musi on uwzględniać całość fizyki, a nie tylko przypominać sobie rozdział o statyce. Całością zjawisk dynamicznych w płynach zajmowali się znakomici teoretycy i praktycy jak Leonard Euler czy Francuz Cloude Louis Navier i Irlandczyk Gabriel Stokes (XVIII-XIX w.) – twórcy słynnych równań obejmujących tak złożone zależności, że nie da się ich rozwiązać bez bardzo zaawansowanych komputerów. Poważny wkład do teorii i światowej inżynierii miał, zmarły w 1982 r. absolwent Politechniki Lwowskiej, prof. Adam Tadeusz Troskolański (w dziedzinie maszyn i urządzeń hydraulicznych).

Najbardziej spektakularnym zastosowaniem Prawa Pascala jest oczywiście prasa hydrauliczna. Działając na zamknięty płyn określonym ciśnieniem przez wąski przewód( a więc określoną siłą) można w niej uzyskać siłę praktycznie niczym nieograniczoną oprócz powierzchni, na którą działa. Przy pomocy niewielkiej sprężarki można podnieść dom albo parowóz, można na zimno kształtować metale. Najnowsza moda to formowanie rzeźb, a nawet ekscentrycznych mebli z rozdmuchiwanych blach. Problem polega na tym, że najczęściej mamy do czynienia z małą powierzchnią, na którą musimy oddziaływać, a nie chodzi o efekt w postaci komprymacji, lecz o przebicie, przewiercenie, odspojenie. Dlatego np. tarcza TBM z hydraulicznym napędem drążąca tunele musi mieć moc odpowiadającą zasilaniu 15-tysięcznego miasta. Ale prasa to też jest coś, co zbliży nas do formowania elementów budowlanych na zimno i pozbędziemy się wreszcie emisji z cementowni.

Można prasować cegły nawet z ziemi, a płyty z prasowanych wiórów są już bardziej wytrzymałe od litego drewna. Technika prasowania zacznie konkurować z techniką 3D. A może zaczną współpracę?

Zygmunt Jazukiewicz

 

Komentuje Waldemar Rukść

eNOT.pl - Portal Naczelnej Organizacji Technicznej | eNOT.pl