- 写给孩子的趣味物理学
- (苏)雅科夫·伊西达洛维奇·别莱利曼
- 843字
- 2025-03-09 11:31:50
5.3 液体的压力也可以向上
液体的压力究竟是朝着哪个方向的?关于这个问题许多人也许认为液体的压力是朝着容器的底部和侧壁的,却不知道,液体的压力也是可以向上的。也许有人会立刻反驳,认为液体的压力怎么可能向上呢?如果你不信,不妨做个小实验,让事实说明一切。
用普通的煤油灯灯罩就能够证明。如图5-2所示,用厚纸板剪一个大小能够完全盖住灯罩的小口,然后用纸片盖住灯罩的小口。将纸片和灯罩都浸入水中。最初为了使纸片不脱落,需要用手指托住,或者也可以在纸片的中间穿一根线,拉住绳子来固定。等到灯罩沉入水中达到一定深度的时候,你会发现,即便你松开手指或者绳子,纸片还是稳稳地固定在瓶口。这个实验就证明了,液体的压力也有向上的。只有下面的液体向上施压托住纸片,它才会附在瓶口。

图5-2 证明液体从下至上施加压力的实验
这个向上的液体压力也可以测量,就同其他方向的力一样。我们往灯罩内加水,当灯罩里的水增加,水面接近整个容器的水面高度,纸片脱落,可见,此时灯罩内纸片受到的压力同容器的水向上的压力一样大,从而能够算出纸片下面的水向上的液压究竟是多少。这就是液体对于各种浸入液体中的物体的压力规律。正是因为如此,才会发生阿基米德定律中所说的在液体中“失去”重量的现象。
如果你能再找来几个形状不同但开口相同的玻璃灯罩,你就能够通过下面的实验来验证液体压力的另一个定律,就是液体对容器底部的压力仅仅取决于容器的底面积和液面高度,同容器的形状无关。如图5-3所示,实验方法同验证液体压力向上的方法类似,就是把不同的灯罩按照同样的深度浸入水里。为了试验更加精确,需要在浸入水前在灯罩的统一高度处贴上纸条,这样能够更直观地观测到实验结果。当几个灯罩的水达到同一高度时,纸片就会脱落。也就是说,只要水柱的底面积和高度相同,压力也就相同。请特别注意,这里的高度并不是长度,而是指垂直于水面的高度。如果水柱是倾斜的,它对底部的压力也会同高度较短而垂直于水面的水柱对底部的压力一样。

图5-3 证明液体对容器底部的压力仅仅取决于底部面积的大小和液面的高度