液体会向上加压力

液体会向下加压力,压向容器的底部,同时也会向侧面加压力,压向容器的壁,这些道理即使没有学过物理学的人,也都知道得非常清楚。但是,液体还会向上加压力,这一点却有许多人没有想到。其实只要用一只普通煤油灯的灯罩,就可以帮助我们认识这种压力确实存在。

用厚纸板剪一个圆片,要比灯罩口略大一些。把它覆在灯罩口上,倒转来放到水里去,如图7.10所示。为了使那圆纸片不会从灯罩上脱落,可以用条细线穿在圆纸片中心,通过灯罩引到上面来,用手拉着线,也可以直接用手指在底下托着纸片。等到这个灯罩渐渐沉到水底下一定的深度,这个圆纸片就会自己留在灯罩口上,不必再用线拉住它或者用手指托住它。现在托着它的已经是容器里的水了,是水从下向上对圆纸片在施加压力了。

图7.10　一个简单的实验,用来证明液体从下向上加压力

你甚至可以测出这个向上压力的大小。这很简单,只要小心地慢慢把水注到灯罩里,等到灯罩里的水面接近灯罩外容器里的水面,这个圆纸片就会跌落下去。这就是说,纸片底下的液体向上所加的压力,恰好与纸片上面那个水柱的下压力平衡了,这个水柱的高度等于纸片沉在水面以下的深度。这就是液体对于一切浸在液体里面的物体所作用的压力的定律。阿基米德原理告诉我们的,物体在液体里重量的“损失”,也是从这里产生的。

如果找到几种罩口大小相同但是形状不同的灯罩,可以再做一次实验,来证明另外一个有关液体的定律,就是液体对于容器底部所加的压力,只与底部面积和水面高度有关,却与容器的形状无关。可以这样来证明:按方才所说的实验方法用形状不同的灯罩来一次一次地做,每次把灯罩浸到一样深度(事先可以在灯罩的同样高度上用纸粘一条标志)。那么,你就可以看到,当灯罩里的水面达到了同样高度,纸片就会跌落下去(图7.11)。这就是说,各种形状容器里的水柱,只要它们的底面积和高度相同,它们的压力也相同。请注意,重要的只是高度而不是长度,因为比较长的、倾斜的水柱和比较短的、竖直的水柱,如果水面高度相等,它们对于器底的压力(在相等的底面积上)也完全相等。

图7.11　液体对于容器底部所加的压力,只跟底部面积和水面高度有关