Закон Паскаля

Закон давления Паскаля был открыт в 17 веке французским ученым Блезом Паскалем, в честь которого он и получил свое название. Формулировка этого закона, его значение и применение в повседневной жизни подробно рассмотрены в данной статье.

Суть закона Паскаля

Закон Паскаля: Давление, оказываемое на жидкость или газ, передается в каждую точку жидкости или газа без изменения. То есть передача давления во всех направлениях одинакова.

Этот закон справедлив только для жидкостей и газов. Дело в том, что молекулы жидких и газообразных веществ под давлением ведут себя совсем иначе, чем молекулы твердых тел. Его движения другие. Если молекулы жидкости и газа движутся относительно свободно, то твердые молекулы — нет. Они лишь слегка колеблются, немного отклоняясь от своего исходного положения. А благодаря относительно свободному движению молекул газа и жидкости они оказывают давление во всех направлениях.

Формула и основная величина закона Паскаля

Основной величиной в законе Паскаля является давление. Измеряется в Паскалях (Па). Давление (P) – это отношение силы (F), действующей перпендикулярно поверхности, к ее площади (S). Следовательно: P=F/S.

Формулу закона Паскаля можно прочитать так: Паскаль равен силе в 1 Н, действующей на поверхность площадью 1 квадратный метр — 1Па = 1Н/м2

Особенности давления газа и жидкости

Находясь в закрытой емкости, мельчайшие частицы жидкостей и газов, молекулы, ударяются о стенки емкости. Поскольку эти частицы подвижны, они могут перемещаться из места с более высоким давлением в место с более низким давлением, то есть за короткое время оно становится однородным по всей поверхности занимаемого корабля.

Для лучшего понимания закона можно провести эксперимент. Возьмите воздушный шарик и наполните его водой. Затем тонкой иголкой делаем несколько отверстий. Результат не заставит себя ждать. Вода начнет вытекать из отверстий, и если шар сжать (т.е приложить давление), то во сколько раз увеличится давление каждой струи, вне зависимости от того, куда именно было приложено давление.

Тот же опыт можно провести с мячом Паскаля. Это круглый шар с отверстиями, к которому прикреплен поршень.

Рис. 1. Блез Паскуаль

Определение давления жидкости на дно емкости проводят по формуле:

р=П/С=гпШ/с

или

р=г/ч

Где:

• g — ускорение свободного падения,
• ρ — плотность жидкости (кг/м3)
• h — глубина (высота столба жидкости)
• р — давление в паскалях.

Под водой давление зависит только от глубины и плотности жидкости. То есть в море или океане плотность будет тем больше, чем больше погружение.

Рис. 2. Давление на разных глубинах

Применение закона на практике

На практике применяются многие законы физики, в том числе закон Паскаля. Например, обычный водопровод не мог бы работать, если бы в нем не действовал этот закон. Ведь молекулы воды в трубе движутся хаотично и относительно свободно, а значит, давление, оказываемое на стенки водопровода, везде одинаково. Работа гидравлического пресса также основана на законах движения и баланса жидкостей. Пресс состоит из двух соединенных между собой цилиндров с поршнями. Пространство под поршнями заполнено маслом. Если на меньший поршень площадью S2 действует сила F2, то на больший поршень площадью S1 действует сила F1.

Рис. 3. Гидравлический пресс

Вы также можете поэкспериментировать с сырыми и вареными яйцами. Если острый предмет, например длинный гвоздь, проткнет сначала одно, а потом другое, результат будет другим. Сваренное вкрутую яйцо пройдет сквозь гвоздь, а сырое разобьется, так как закон Паскаля применим к сырому яйцу, но не к сваренному вкрутую.

Закон Паскаля гласит, что давление во всех точках покоящейся жидкости одинаково, то есть: F1/S1=F2/S2, следовательно, F2/F1=S2/S1.

Сила F2 во столько раз больше силы F1, во сколько раз площадь большего поршня больше площади меньшего.