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液体向……上产生压力!

时间:2022-12-18 理论教育 版权反馈
【摘要】:即使那些没有学过物理学的人也都知道,液体会对容器的底部产生向下的压力,或者会对容器的壁产生向两侧的压力。但是,液体还产生向上的压力,这一点却是许多人意想不到的。您甚至可以测量出这个向上压力的数值。这就是对于一切浸在液体中的物体都适用的液体压力定律。所以,物体在液体里会产生重量的“损失”,著名的阿基米得定律中就提到了这一点。


即使那些没有学过物理学的人也都知道,液体会对容器的底部产生向下的压力,或者会对容器的壁产生向两侧的压力。但是,液体还产生向上的压力,这一点却是许多人意想不到的。其实只要借助于一只普通的玻璃灯罩,就可以证明这种压力确实存在。从厚纸板上剪下一个圆纸片,大小只要可以盖住玻璃灯罩口就可以。把这个圆纸片贴在玻璃灯罩口上,如图53所示浸入水中。为使圆纸片在浸入的过程中不会掉落,可以用一条穿在圆纸片中间的细线来拉住圆纸片,或者直接用手指托着圆纸片。在这个玻璃灯罩浸入到水下一定深度的时候,您就会发现,圆纸片会自己悬浮在那里,既不再需要用手指按着,也不需要用细线拉着:这时,托着这个圆纸片的只能是容器里的水了,也就是说,水对圆纸片产生了从下向上的压力。

图53 一种简单的方法,可以证明液体是从下向上产生压力的

您甚至可以测量出这个向上压力的数值。请您小心翼翼地把水注入玻璃灯罩里去,就当玻璃灯罩里的水面接近玻璃灯罩外容器里的水面时,圆纸片就掉下去了。这就是说,玻璃灯罩外面的水对圆纸片产生的向上的压力,与纸片上面那个水柱产生的向下压力达到了平衡,这个水柱的高度等于纸片浸入水中的深度。这就是对于一切浸在液体中的物体都适用的液体压力定律。所以,物体在液体里会产生重量的“损失”,著名的阿基米得定律中就提到了这一点。

图54 液体对容器底部产生的压力只取决于液面的高度和容器底部的面积。

本图中所示的是验证这一定理的方法

如果有几个形状不同、但是开口大小相同的玻璃灯罩,您就可以证明另外一个有关液体的定律,也就是:液体对于容器底部产生的压力,只取决于容器底部面积和液面高度,与容器的形状完全无关(图54)。检验过程是这样的:按照刚才的实验方法,用不同形状的玻璃灯罩分别做一次实验,但每次把玻璃灯罩浸入水中的深度必须一样(为此可以事先在玻璃灯罩的同样高度上粘一个纸条作为标记)。那么,您就可以看到,每一次,当纸片落下去的时候,玻璃灯罩里的液面高度都是一样的。这就是说,不同形状容器里的水柱,只要它们的底面积和高度相同,产生的压力就相同。请您一定要注意,这里重要的是高度而不是长度,因为无论是看起来比较长的倾斜水柱,还是看起来比较短的竖直水柱,只要液面高度相等,它们对容器底部产生的压力(在底面积相等的情况下)就相同。


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