词条 | 帕斯卡裂桶实验 |
释义 | 帕斯卡裂桶实验帕斯卡在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。原来由于细管子的容积较小,几杯水灌进去,其深度h很大。 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。 帕斯卡桶实验的改进该实验装置高度太高不便在教室里演示,可启发学生思考:能否把所有的装置都相应地缩小呢?答案是否定的.接着再问:管长减小了,液体压强减小了,液体对木桶的压力必定减小;而桶尽管缩小了,但其耐压性几乎不变,桶就不可能裂开,能否用其它物体来模拟“裂桶”呢?学生自然会想到用耐压性较低的物体来代替(如薄塑料袋).比较装满水的塑料袋在同质量的一杯水与一管水作用下不同情形,液体压强的实质就非常容易理解了. 取一个演示液体测压强用的大广口瓶(直径约30厘米,高约40厘米),在瓶下部的侧壁管口用橡皮薄膜扎紧密封,将红色的水从瓶口倒入,随着瓶中水位的升高,侧管的橡皮薄膜渐渐鼓出,可以看到,即使灌满水后,薄膜鼓出的程度也并不十分明显(图1).这说明虽然瓶中装了很多很重的水,但对侧壁的压强并不很大.再取一根1米长的托里拆利玻璃管,通过打有小孔的瓶塞插入大瓶中,并把塞塞紧密封.让一个学生站到凳子上将烧杯中的水用漏斗渐渐灌入管中(图2),当玻璃管中红色水升高50厘米以上时,只见大瓶侧管的橡皮薄膜大幅度鼓出,现象生动明显. 实验原理因为液体的压强等于密度、深度和重力加速度常数之积。在这个实验中,水的密度不变,但深度一再增加,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”实验可以很好地证明液体压强与液体的深度有关,而与液体的重力无关. 实验应用的物理公式P=ρgh P 压强(Pa) ρ 液体的密度(kg/m³) g=9.8N/kg(≈10N/kg) h 深度(m) 计算时单位不能弄错! 原理应用水坝的下部总要比上部建造得宽一些。 潜水员穿特制潜水服且控制下潜深度。 潜水艇只能下潜到一定的深度。 当下水到一定程度时,耳膜会受不了。 |
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