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第15章 帕斯卡定律

帕斯卡在對托里拆利大氣壓實驗的研究過程中,受其啟示產(chǎn)生了新發(fā)現(xiàn)。他注意到氣體、液體同屬流體,于是他從流體的角度看待托里拆利實驗,開始研究液體的壓強(qiáng)。

為此,他專門制作了一個適用于測量液體壓強(qiáng)的壓強(qiáng)計。這個壓強(qiáng)計有一根橡皮管,一端接壓強(qiáng)計,另一端接扎有橡皮膜的金屬盒,把金屬盒放入液體中便可以測量液體內(nèi)部的壓強(qiáng)。各種實驗證明水越深,壓強(qiáng)就越大。更讓他驚喜的發(fā)現(xiàn)是:在同一深度,水向各個方向的壓強(qiáng)相等。帕斯卡又把水換成多種不同液體反復(fù)實驗,得到的結(jié)論完全相同。在實驗事實的基礎(chǔ)上帕斯卡進(jìn)一步發(fā)現(xiàn):液體內(nèi)部的壓強(qiáng)由液體的重力產(chǎn)生。壓強(qiáng)的大小僅僅由液體的性質(zhì)和深度決定,與液體重量和體積無關(guān)。由此推論:重量和體積較小的液體也能夠產(chǎn)生較大的壓強(qiáng)。但許多人都對此結(jié)論表示懷疑。

因而,在1648年帕斯卡進(jìn)行了一次公開實驗。他將一個木桶裝滿水用蓋子封住,在桶蓋上面豎一根細(xì)長的管子并把它插入桶中,然后讓人站在高處給細(xì)管灌水。結(jié)果只用了幾杯水,木桶就被壓裂了。在場的人大為震驚,此后再也沒有人懷疑帕斯卡的理論了。

之后,帕斯卡又開始了對液體中的壓強(qiáng)傳遞方式的新探索,他在一個充滿水的容器上豎直安裝兩根粗細(xì)不同的圓筒,筒里裝上活塞。兩個活塞放相同重量的物體時,帕斯卡發(fā)現(xiàn)小活塞向下運(yùn)動,大活塞向上運(yùn)動。要使活塞靜止不動,就必須給大活塞上多放一些物體。帕斯卡反復(fù)實驗,并且把實驗數(shù)據(jù)作了詳細(xì)的記錄。

帕斯卡在對實驗數(shù)據(jù)進(jìn)行大量的數(shù)學(xué)運(yùn)算后終于發(fā)現(xiàn):當(dāng)活塞靜止時兩個活塞上的重量與面積的比值是相等的,這個比值正好等于液體對容器任何一部分單位面積上施加的壓力。

1653年,帕斯卡在《論液體平衡》的論文中明確指出:加在密閉容器上的壓強(qiáng),能夠大小不變地被液體向各個方向傳遞。這就是著名的帕斯卡定律。可惜這一重大發(fā)現(xiàn)并沒有得到及時的運(yùn)用,這篇論文直到帕斯卡死后才被發(fā)表出來,這不得不說是科學(xué)界和人類社會的一個遺憾和損失。

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