Закон Паскаля

Познакомимся с необычным законом: он справедлив лишь для покоящихся жидкостей и газов. Для этого проведём опыт – нальём в пакет воды и завяжем. Если на него надавить рукой, то он прорвётся, и вода вытечет. Однако заметим: пакет рвётся не обязательно в том месте, где на него давят. Следовательно, давление, оказываемое нами на одну часть пакета, распространяется в другие его части.

Рис. 4.8. Если надавить на пакет с водой, то он лопнет. Но не обязательно в том месте, где на него давят, а там, где наименее прочен. Следовательно, давление, создаваемое рукой на пакет, распространяется по воде и достигает других частей пакета.

Этим простым опытом мы проиллюстрировали закон Паскаля: давление, производимое на жидкость или газ, передаётся без изменения во все части жидкости или газа.

Согласно этому закону, давление внутри жидкостей и газов распространяется по всевозможным направлениям. Следовательно, жидкости и газы оказывают давление во всех направлениях: влево, вправо и даже вверх! Это подтверждается опытами. Рассмотрим некоторые из них.

Рис. 4.9. Проведем опыт с сосудом с отпадающим дном. Рис. «в» показывает, что жидкость в стакане создает давление снизу вверх! Именно поэтому дно сосуда не отпадает. Но, создав давление сверху вниз, мы заставим его упасть (рис. «г» и «д»).

Возьмём стеклянную трубку и лёгкий диск на нити (рис. «а»). Натянув нить, мы получим сосуд с отпадающим дном (рис. «б»). Погрузим этот сосуд в широкий стакан с водой. Удивительно, но теперь дно (то есть диск) не отпадет, даже если нить не натягивать (рис. «в»).

Так происходит потому, что верхние слои воды в стакане создают давление на нижележащие слои, в том числе и на слой воды под диском. Согласно закону Паскаля это давление передаётся через слой воды под диском и действует на диск снизу вверх. Сила этого давления и поддерживает диск, прижимает его к краям стеклянной трубки.

Продолжим опыт. Нальём в трубку столько подкрашенной воды, чтобы её уровень оказался ниже, чем у воды в стакане (рис. «г»). Мы увидим, что диск не отпадает. Так происходит потому, что давление на диск снизу по-прежнему больше, чем сверху. Теперь увеличим высоту слоя подкрашенной воды. Диск отпадёт (рис. «д»). Значит, давление на диск сверху, созданное подкрашенной водой, превысило давление снизу, созданное водой в стакане при «помощи» закона Паскаля.

Примечание. При описании опыта мы пренебрегаем весом диска.

Рис. 4.10. Рассмотрим морскую бухту с подводной пещерой. Казалось бы, давление воды в пещере меньше, чем на такой же глубине в открытом море. Однако это неверно. Согласно закону Паскаля давление распространяется во все части воды. Поэтому давление в пещере равно давлению рядом с ней.

Согласно закону Паскаля вне зависимости от формы и размеров сосуда давление внутри жидкости на одной и той же глубине одинаково. Докажем это утверждение. Пусть рассматриваемым «сосудом» будет морская бухта с подводной пещерой. Взгляните на рисунок справа. Казалось бы, что давление воды в пещере меньше, чем давление в открытом море.

Однако, если бы это было так, то под действием большего из давлений вода из моря устремилась бы в пещеру, и уровень воды в море стал бы понижаться. Невероятно, да? Итак, поскольку вода у входа в пещеру (и в море тоже) остаётся в покое, значит давление воды в пещере равно давлению воды в море.

Еще статьи в этой категории: