揭示液体压强规律者──帕斯卡

揭示液体压强规律者──帕斯卡

    帕斯卡是法国数学家、物理学家。他没有受过正规的学校教育，但由于有良好的家庭教育，加上他自己聪明好学，因此语文学得很好，数学也学得很出色。16岁时参加了巴黎数学家和物理学家小组的学术活动，并发表了一篇有关圆锥曲线的出色论文，这篇论文使年的帕斯卡名声大震，正式踏进了法国学术界的大门，取得了一个又一个的成果。

    帕斯卡在1648年表演了一个著名的实验：他用一个密闭的装满水的桶，在桶盖上插入一根细长的管子，从楼房的阳台上向细管子里灌水。结果只用了几杯水，就把桶压裂了，桶里的水就从裂缝中流了出来。

    这就是历史上有名的帕斯卡桶裂实验。一个容器里的液体，对容器底部（或侧壁）产生的压力远大于液体自身的重量，这对许多人来说是不可思议的。

    几杯水为什么能使桶破裂呢？我们知道液体的压强等于密度、深度和重力加速度常数之积（p=ρgh），在这个实验中，水的密度不变，但由于细管子的容积较小，几杯水灌进去，其深度h很大。深度一再增加，则下部的压强越来越大，其液压终于超过木桶能够承受的上限，木桶随之裂开。

    帕斯卡“桶裂”实验很好地证明液体压强与液体的深度有关。

在日常生活中，我们经常看到，没有灌水的水龙带是扁的。水龙带接到自来水龙头上，灌进水，就变成圆柱形了。如果水龙带上有几个眼，就会有水从小眼里喷出来，喷射的方向是向四面八方的。水是往前流的，为什么能把水龙带撑圆？

早在几百年前，帕斯卡就注意到这类现象。帕斯卡从小就凡事好问个为什么，而且最爱通过实验来提出自己的新见解。他想，也许水对四面八方都有压强吧？于是他首先设计了一个实验，那就是“帕斯卡球”实验。帕斯卡球是一个壁上有许多小孔的空心球，球上连接一个圆筒，筒里有可以移动的活塞。把水灌进球和筒里，向里压活塞，水便从各个小孔里喷射出来了，成了一支“多孔水枪”。

    帕斯卡球的实验证明，液体能够把它所受到的压强向各个方向传递。水龙带灌满水以后变成圆柱形，就是因为水龙带里的水把自来水里的压强传递到了带壁的各个部分的结果。

    细心的帕斯卡并没有就此结束他的研究。他又多次做实验，研究哪个孔喷出去的水最远？结果发现，并没有射得特别远的，距离都差不多。这说明，每个孔所受到的压强都相同。

    认真的观察使帕斯卡发现了液体传递压强的基本规律，这就是著名的帕斯卡定律：流体（气体或液体）力学中，封闭容器中的静止流体的某一部分发生的压强变化，将毫无损失地传递至流体的各个部分和容器壁。帕斯卡首先阐述了此定律。根据帕斯卡原理，在水力系统中的一个活塞上施加一定的压强，必将在另一个活塞上产生相同的压强增量。如果第二个活塞的面积是第一个活塞的面积的10倍，那么作用于第二个活塞上的力将增大为第一个活塞的10倍，而两个活塞上的压强仍然相等。水压机就是帕斯卡原理的实例。所有的液压机械都是根据帕斯卡定律设计的，所以帕斯卡被称为“液压机之父”。上海重型机械厂有一台水压机，它能把一个将近百吨重的钢锭像揉面团一样揉来揉去。

    遗憾的是，1655年，帕斯卡进入与世隔绝的神学中心——巴黎附近的披特垒阿尔。1662年，忧郁而深思的帕斯卡与世长辞，年仅39岁。因他率先提出了描述液体压强性质的“帕斯卡定律”，国际单位制规定压强的单位“牛顿/米²”为“帕斯卡”。即1帕斯卡=1牛顿/米²。