Опыт Паскаля и гидростатический парадокс

19 August 2019

Исторический эпизод

В 1648 году Б. Паскаль поразил своих современников, проделав следующий опыт. Паскаль взял прочную, наполненную водой и закрытую со всех сторон бочку площадью поверхности 2 м2, вставил в неё тоненькую трубочку площадью сечения 1 см2 и высотой 5 м. Затем он поднялся на балкон второго этажа и вылил в эту трубочку всего кружку воды. Из-за малого диаметра трубки вода в ней поднялась до большой высоты и давление на стенки бочки так выросло, что планки (клёпки) бочки разошлись, и вода стала вытекать из бочки.


Одно и то же количество воды, находясь в разных сосудах, может оказывать разное давление на дно. Поскольку это давление зависит от высоты столба жидкости, то в узких сосудах оно будет больше, чем в широких. Благодаря этому даже небольшим количеством воды можно создать очень большое давление.

Гидростатический парадокс

Свойством жидкости передавать во все стороны производимое на неё давление объясняется явление, известное как гидростатический парадокс (этим словом называют неожиданное явление, не соответствующее обычным представлением).

Проведём опыт, показывающий, что сила, с которой жидкость давит на дно сосудов различной формы, но с одинаковой площадью дна и одинаковой высотой столба жидкости в них одна и та же.

Каждый из изображённых на третьем слайде в проекте Физика сосудов снабжён съёмным дном, и динамометры показывают именно силу воздействия воды на дно сосудов, но не вес жидкости.

Очевидно, что вес жидкости в сосудах будет различным, так как объёмы жидкости в сосудах неодинаковы.

Однако ничего парадоксального в этих опытах нет. По закону Паскаля давление столба жидкости высотой h равномерно передаётся в любую точку дна каждого из сосудов. Поэтому сила, с которой жидкость давит на дно больше веса жидкости в сосуде B,но меньше веса жидкости в сосуде C.

Этот факт легко проверить на опыте с прибором, предложенным Паскалем. В сосуде, дно которых затянуто резиновой плёнкой, наливается вода. Дно сосудов при этом прогибается, а его движение передаётся стрелке.

Опыт показывает, что при одинаковых высотах столбов жидкости в сосудах стрелка отклоняется на одно и то же число делений шкалы.

А это значит, что сила, с которой жидкость давит на дно сосуда, не зависит от формы сосуда, она равна весу вертикального столба, основанием которого является дно сосуда, а высотой – высота столба жидкости.

Источник - http://nstst.ru/fizika-747.html