第七十一部分(1 / 2)

第七十一部分

帕斯卡定律

帕斯卡在對托裏拆利大氣壓實驗的研究過程中,受其啟示產生了新發現。他注意到氣體、液體同屬流體,於是他從流體的角度看待托裏拆利實驗,開始研究液體的壓強。

法國巴黎盧森堡公園為此,他專門製作了一個適用於測量液體壓強的壓強計。這個壓強計有一根橡皮管,一端接壓強計,另一端接紮有橡皮膜的金屬盒,把金屬盒放入液體中便可以測量液體內部的壓強。各種實驗證明水越深,壓強就越大。更讓他驚喜的發現是:在同一深度,水向各個方向的壓強相等。帕斯卡又把水換成多種不同液體反複實驗,得到的結論完全相同。在實驗事實的基礎上帕斯卡進一步發現:液體內部的壓強由液體的重力產生。壓強的大小僅僅由液體的性質和深度決定,與液體重量和體積無關。由此推論:重量和體積較小的液體也能夠產生較大的壓強。但許多人都對此結論表示懷疑。

因而,在1648年帕斯卡進行了一次公開實驗。他將一個木桶裝滿水用蓋子封住,在桶蓋上麵豎一根細長的管子並把它插入桶中,然後讓人站在高處給細管灌水。結果隻用了幾杯水,木桶就被壓裂了。在場的人大為震驚,此後再也沒有人懷疑帕斯卡的理論了。

之後,帕斯卡又開始了對液體中的壓強傳遞方式的新探索,他在一個充滿水的容器上豎直安裝兩根粗細不同的圓筒,筒裏裝上活塞。兩個活塞放相同重量的物體時,帕斯卡發現小活塞向下運動,大活塞向上運動。要使活塞靜止不動,就必須給大活塞上多放一些物體。帕斯卡反複實驗,並且把實驗數據作了詳細的記錄。

帕斯卡在對實驗數據進行大量的數學運算後終於發現:當活塞靜止時兩個活塞上的重量與麵積的比值是相等的,這個比值正好等於液體對容器任何一部分單位麵積上施加的壓力。

1653年,帕斯卡在《論液體平衡》的論文中明確指出:加在密閉容器上的壓強,能夠大小不變地被液體向各個方向傳遞。這就是著名的帕斯卡定律。可惜這一重大發現並沒有得到及時的運用,這篇論文直到帕斯卡死後才被發表出來,這不得不說是科學界和人類社會的一個遺憾和損失。

慣性定律

曆史上三位科學家都對慣性定律的發現作出了不可磨滅的貢獻。第一位是古希臘最偉大的思想家、哲學家和科學家亞裏士多德。他主張從經驗出發研究事物,十分重視通過觀察總結事物的規律。對於物體運動規律,他從馬拉車車就運動,馬停止拉車車就不再動的現象出發,總結出物體運動必須有一個力來維持的理論。他的理論在16世紀之前一直占統治地位,直到16世紀末期,意大利物理學家伽利略對此學說發起了挑戰。

伽利略的高明之處在於把觀察、實驗、理性思維和數學結合在一起探討物理問題,尋找物理學運動規律。為了尋找物體運動的規律,伽利略設計了一個斜麵實驗。

伽利略將兩個光滑斜麵相連,然後讓球從一個斜麵上以一定的高度滾下。他發現,無論如何改變另一斜麵的坡度,小球都會不管實際路程的長短,而沿著斜麵上升到與下落等高的地方。在此基礎上,天才的伽利略對此作出了天才的設想:若第二個斜麵是無限延伸而絕無摩擦的水平麵,則小球將會永遠向前運動。他進一步推理得出結論:物體運動並不需要力來維持。最終,他把這個發現概括為“隻要除去使物體加速和減速的外部原因,運動物體必將嚴格地保持它一旦獲得的速度”。