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Um pistão é o componente de trabalho de motores, compressores e bombas e está alojado dentro de um cilindro. A finalidade do pistão varia de acordo com o sistema do qual faz parte. Por exemplo, em um motor, como um motor de carro, o pistão transfere força da expansão do gás no cilindro através da haste do pistão para o eixo de manivela. O cálculo da força de um pistão é crucial para decidir como o componente funcionará, quais usos práticos ele terá e como o motor ou compressor resultante funcionará. O cálculo é direto, desde que as unidades permaneçam equivalentes e os valores corretos sejam inseridos com precisão.
Meça e registre a pressão manométrica (p) em newtons por metro quadrado (N / m2). A unidade de medida N / m2 também é chamada de pascal (Pa). Para o curso de saída, a pressão será equivalente à pressão atmosférica normal, que é padrão em 100 kPa.
Meça o diâmetro total do pistão (d) em metros (m) usando uma fita métrica ou régua, dependendo do tamanho da configuração do seu pistão, e registre o resultado.
Use o diâmetro total do pistão para calcular a área do furo total (A) em metros quadrados (m2) substituindo o valor que você obteve da sua medição de diâmetro na equação A = π d2 / 4. π, ou pi, é um valor constante usado em matemática. Denota a proporção de qualquer circunferência de círculo em relação ao seu diâmetro no espaço e é sempre igual a aproximadamente 3.142. Portanto, ao calcular sua área de pistão, use esse valor como o valor de π na equação. Para fazer isso, faça a medição do diâmetro do seu pistão e ajuste-o ao quadrado usando uma calculadora. Um exemplo de trabalho seria um diâmetro de 2,5 metros.Isso fornece um diâmetro quadrado de 6,25 metros quadrados; existe um botão em todas as calculadoras gráficas com x2 escrito. Digite seu diâmetro na calculadora e use este botão para encontrar o valor ao quadrado. Divida o valor resultante por 4. No nosso exemplo, é 6,25, portanto, o resultado no nosso caso é 1,556. Multiplique isso pelo valor de π, 3,142 e a resposta é 4,909 m2. Esta é a área do furo (A).
Registre a área resultante da sua configuração de pistão.
Insira os valores obtidos de cada uma dessas medições e cálculos na equação principal F = pA, onde F é a força do pistão (F) em newtons (N), p é a pressão manométrica e A é a área do furo completo. Portanto, em nosso exemplo, um cilindro de ação única à pressão atmosférica, trabalhando no curso de saída, exigiria o seguinte cálculo para verificar a força do pistão (F): 100.000 multiplicado por 4.909, o que equivale a 490900 N.