На каком законе основан принцип действия шприца?

Принцип действия медицинского шприца основан прежде всего на законе Паскаля, а также на явлении атмосферного давления и разности давлений.

Закон Паскаля гласит: давление, производимое на жидкость или газ, передаётся без изменения во все точки жидкости или газа и во всех направлениях.

Шприц представляет собой цилиндр с плотно прилегающим к его стенкам подвижным поршнем. Рассмотрим, как он работает.

1. Набор жидкости в шприц.

Когда иглу шприца погружают в жидкость и оттягивают поршень назад, объём пространства внутри цилиндра увеличивается, а давление в нём уменьшается. Оно становится ниже атмосферного давления, действующего на поверхность жидкости в сосуде.

В результате разности давлений жидкость поступает через иглу внутрь шприца, заполняя освободившееся пространство. Таким образом, жидкость не столько всасывается поршнем, сколько проталкивается внутрь шприца благодаря более высокому внешнему давлению.

2. Выталкивание жидкости из шприца.

Когда на поршень нажимают, он оказывает давление на находящуюся внутри жидкость. Согласно закону Паскаля, это давление передаётся по всему объёму жидкости.

Давление внутри шприца становится выше давления снаружи, поэтому жидкость начинает вытекать через иглу.

Величину давления, создаваемого поршнем, можно определить по формуле:

где:

• $p$ — давление;

• $F$ — сила, действующая на поршень;

• $S$ — площадь поверхности поршня.

Чем сильнее нажимают на поршень, тем больше создаваемое давление и тем интенсивнее жидкость вытекает через иглу при прочих равных условиях.

Вывод: если необходимо назвать один физический закон, на котором основано действие шприца, это закон Паскаля. Однако для полного объяснения работы шприца необходимо также учитывать атмосферное давление: при оттягивании поршня жидкость поступает внутрь благодаря разности давлений, а при нажатии на поршень выталкивается под действием создаваемого им давления.