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水压爆破了水桶

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online_member 发表于 2021-10-26 15:37:53 | 显示全部楼层 |阅读模式
17世纪40年代,只有17岁的帕斯卡发表了《略论圆锥曲线》,文中提出一个射影几何学的基本定理。
后来,他对托里拆利的大气压实验进行了研究。他注意到气体、液体都属于流体,于是,他从流体的角度开始了液体压强的研究。
为此,他还专门发明了一个适用于测量液体压强的压强计。这个压强计有一根橡皮管,一端接压强计,另一端接扎有橡皮膜的金属盒,把金属盒放进液体中便可以测量液体内部的压强,且水越深,压强越大。他还发现:在同一深度,水向各个方向的压强相等。
后来,帕斯卡又把水换成多种不同的液体进行反复实验后,得到的结论完全相同。因此,帕斯卡由此推论:“重量和体积较小的液体也能够产生较大的压强。”
但是,许多人都对这个结论表示反对和怀疑。
1648年的一天,帕斯卡进行了一次公开实验表演:
他拿来一个定做的大木桶,仔细检查一下水桶密闭得很好后,在大木桶盖的塞子上开了一个小孔,并装入一根13米长的细管子,然后,他向大家点了点头,示意一切已准备就绪。他打开桶的上盖,将水灌在木桶中,并将盖盖好。
帕斯夫说:“我之所以要做这样一个实验,就是想验证一下我提出的液体静力学基本关系式和这个关系式推导出的一个定律的正确性。”
一会儿,帕斯卡让人站在高处将木桶的上盖塞紧,长长的细管直立着冲向空中。这时,帕斯卡站在高处手提一壶水,站在管前对在场的人说道:
“现在,我把水注入管子里,请大家密切注意观察木桶的变化。”
帕斯卡将壶里的水向管中倒出,看着水顺着管子一点一点注入木桶中,突然,“啪”的一声巨响,木桶破了,在场的人看到这个情景都惊呆了。
“我成功啦!”帕斯卡将脸仰向天空,高兴地喊了一声。
此时,帕斯卡笑着对大家解释说:
“木桶之所以会破裂,那是因为注入管内的水对木桶塞子下面的水面加了一个压强,这个压强通过水向木桶内壁的各个方向传递,而木桶内壁某一点上压强的大小等于该点到管内水面之间单位截面水柱的重量。”他停顿了一下,接着说,“由于压强向流体各个方向传递,所以,如果将两个截面相差较大的容器相通,在小截面上施加一个很小的压力,大截面上就会产生一个很大的推力。这就像我们往管子里注入水,在管子的小截面上施加一个很大的压力,其方向与小截面方向相反。由于这个压力过大,所以,木桶就破裂了。”
听了帕斯卡一席话后,大家都心服口服了。
1653年,帕斯卡提出了密闭流体传递压强的定律。人们为了纪念这位伟大的科学家,就将这一定律命名为“帕斯卡定律”。
【知识链接】
水压的计算公式如下:P=hg。这里,P代表水压(kg/m),h代表水深(m),g代表水的重量密度(=9.8kg/m2)。
【名人小档案】
帕斯卡(1623~1662)是法国著名的数学家、物理学家和哲学家,创立了概率论,对微分三角形、面积和重心等腰三角形问题都有深入研究。他善于从实验入手,发现问题,找出规律,对我们今天的学习和研究仍然有着深刻的借鉴作用。
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