Um pistão é o componente de trabalho de motores, compressores e bombas e está alojado dentro de um cilindro. O objetivo do pistão varia dependendo do sistema do qual faz parte. Por exemplo, em um motor, como um motor de carro, o pistão transfere a força do gás de expansão no cilindro através da haste do pistão para o virabrequim. Calcular a força de um pistão é crucial ao decidir como o componente funcionará, que usos práticos ele terá e como o motor ou compressor resultante funcionará. O cálculo é simples, 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 a 100 kPa.
Meça o diâmetro total do pistão (d) em metros (m) usando uma fita métrica ou régua, dependendo sobre o tamanho da configuração do furo do pistão e registre o resultado.
Use o diâmetro do pistão com furo total para calcular a área do diâmetro total (A) em metros quadrados (m2) substituindo o valor obtido do seu diâmetro medição na equação A = π d2 /4. π, ou pi, é um valor constante usado em matemática. Denota a relação entre a circunferência de qualquer círculo e o 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 pistão e faça o quadrado usando uma calculadora. Um exemplo de trabalho seria um diâmetro de 2,5 metros. Isto dá um diâmetro quadrado de 6,25 metros quadrados; existe um botão em todas as calculadoras gráficas que tem escrito x2 nele. Digite seu diâmetro na calculadora e use este botão para encontrar o valor ao quadrado. Divida o valor resultante por 4. Em nosso exemplo, é 6.25, portanto, o resultado no nosso caso é 1.563. 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 configuração do seu 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 total. Assim, em nosso exemplo, um cilindro de ação simples à pressão atmosférica, trabalhando no curso de saída, exigiria o seguinte cálculo para determinar a força do pistão (F): 100.000 multiplicado por 4.909, que é igual a 490900 N.
TL ; DR (muito longo; não leu)
Use as equações corretamente para garantir uma resposta precisa ao cálculo da força do pistão. Por exemplo, na equação F = pA, lembre-se de multiplicar o valor de p pelo valor de A. Eles não são adicionados, divididos ou subtraídos. Em vez disso, p e A estão situados lado a lado na equação, o que significa que eles são multiplicados juntos. No entanto, no cálculo preliminar do diâmetro total do furo, encontrado aplicando a equação A = πd2 /4, existem vários processos diferentes para obter uma resposta que deve ser realizada na ordem correta: d é ao quadrado primeiro, o valor de d2 é então dividido por 4 e o valor resultante é então multiplicado por 3,142.
Aviso
Cuidado com as unidades. Embora o valor de 100 kPa seja mais gerenciável, você deve expandi-lo para 100.000 pascals completos para fins de cálculo. Depois que os resultados forem obtidos, você poderá reconverter para um valor menor, se desejar, dividindo-o por 1.000. A regra da unidade também se aplica à área. Algumas pessoas trabalham em metros, alguns em centímetros e alguns em milímetros. Contanto que você mantenha a mesma escolha ao longo do cálculo, o resultado será preciso e escalável, mas se você usar unidades diferentes em partes diferentes do mesmo cálculo, obterá a resposta errada por vários fatores, significando zeros extras ou menores do que deveria ter.
