揭示液體壓強規律者

湯澤平

帕斯卡是法國數學家、物理學家。他沒有受過正規的學校教育，但由于有良好的家庭教育，加上他自己聰明好學，因此語文學得很好，數學也學得很出色。16歲時參加了巴黎數學家和物理學家小組的學術活動，并發表了一篇有關圓錐曲線的出色論文，這篇論文使當年的帕斯卡名聲大震，正式踏進了法國學術界的大門，取得了一個又一個的成果。

帕斯卡在1648年表演了一個著名的實驗：他用一個密閉的裝滿水的桶，在桶蓋上插入一根細長的管子，從樓房的陽臺上向細管子里灌水。結果只用了幾杯水，就把桶壓裂了，桶里的水就從裂縫中流了出來。

這就是歷史上有名的帕斯卡桶裂實驗。一個容器里的液體，對容器底部（或側壁）產生的壓力遠大于液體自身的重量，這對許多人來說是不可思議的。

幾杯水為什么能使桶破裂呢？我們知道液體的壓強等于密度、深度和重力加速度常數之積（P=ρgh），在這個實驗中，水的密度不變，但由于細管子的容積較小，幾杯水灌進去，其深度h很大。深度一再增加，則下部的壓強越來越大，其液壓終于超過木桶能夠承受的上限，木桶隨之裂開。

帕斯卡“桶裂”實驗很好地證明了液體壓強與液體的深度有關。

在日常生活中，我們經?？吹?，沒有灌水的水龍帶是扁的。水龍帶接到自來水龍頭上，灌進水，就變成圓柱形了。如果水龍帶上有幾個眼，就會有水從小眼里噴出來，噴射的方向是向四面八方的。水是往前流的，為什么能把水龍帶撐圓？

早在幾百年前，帕斯卡就注意到這類現象。帕斯卡從小就凡事好問個為什么，而且最愛通過實驗來提出自己的新見解。他想，也許水對四面八方都有壓強吧？于是他首先設計了一個實驗，那就是“帕斯卡球”實驗。帕斯卡球是一個壁上有許多小孔的空心球，球上連接一個圓筒，筒里有可以移動的活塞。把水灌進球和筒里，向里壓活塞，水便從各個小孔里噴射出來，成了一支“多孔水槍”。

帕斯卡球的實驗證明，液體能夠把它所受到的壓強向各個方向傳遞。水龍帶灌滿水以后變成圓柱形，就是因為水龍帶里的水把自來水里的壓強傳遞到了帶壁的各個部分的結果。

細心的帕斯卡并沒有就此結束他的研究。他又多次做實驗，研究哪個孔噴出去的水最遠？結果發現，并沒有射得特別遠的，距離都差不多。這說明，每個孔所受到的壓強都相同。

認真的觀察使帕斯卡發現了液體傳遞壓強的基本規律，這就是著名的帕斯卡定律：流體（氣體或液體）力學中，封閉容器中的靜止流體的某一部分發生的壓強變化，將毫無損失地傳遞至流體的各個部分和容器壁。帕斯卡首先闡述了此定律。根據帕斯卡原理，在水力系統中的一個活塞上施加一定的壓強，必將在另一個活塞上產生相同的壓強增量。如果第二個活塞的面積是第一個活塞的面積的10倍，那么作用于第二個活塞上的力將增大為第一個活塞的10倍，而兩個活塞上的壓強仍然相等。水壓機就是帕斯卡原理的實例。所有的液壓機械都是根據帕斯卡定律設計的，所以帕斯卡被稱為“液壓機之父”。上海重型機械廠有一臺水壓機，它能把一個將近百噸重的鋼錠像揉面團一樣揉來揉去。

遺憾的是，1655年，帕斯卡進入與世隔絕的神學中心——巴黎附近的披特壘阿爾。1662年，憂郁而深思的帕斯卡與世長辭，年僅39歲。因他率先提出了描述液體壓強性質的“帕斯卡定律”，國際單位制規定壓強的單位“牛頓/米2”為“帕斯卡”。即1帕斯卡=1牛頓/米2。

帕斯卡不僅在力學中取得了很大成就，在數學、哲學上也都取得了一定的成就。我就把帕斯卡哲學名著《思想錄》里一句名言，“人只不過是一根蘆葦，是自然界最脆弱的東西，但他是一根有思想的蘆葦”送給同學們吧，愿同學們學業有成！

人教版物理八年級下冊第九章《壓強》課外延伸閱讀

☆編輯/張燁