每日科技名词|帕斯卡定律

帕斯卡定律

Pascal law

又称：液体压强原理（principle of liquid pressure）

定义：加在密闭液体上的压强，能够大小不变地由液体向各个方向传递。液体内部各个方向都有压强，压强随液体深度的增加而增大，同种液体在同一深度各处，各个方向的压强大小相等；不同液体在同一深度产生的压强大小与液体的密度有关，密度越高，液体的压强越大。

学科：物理学_力学

相关名词：压力 压强 张力

【延伸阅读】

如果将某个密闭容器里充满气体，气体就会对容器内部所有部位产生压强。膨胀的气球之所以能够一直保持膨胀状态，就在于其内部存在着这样的压强。法国科学家布莱兹·帕斯卡发现，密封在容器中的气体在容器内部各个位置上的压强大小都相同（气体处于不流动的静止状态）。如果从外部按压膨胀的气球，不仅被按压部位的空气压强会变大，而且这种压强升高会迅速传遍气球内的各个部位，压强变得处处相等。也就是说，所有位置都具有相同的压强。这就是“帕斯卡定律”。更确切地说，不可压缩静止流体中任一点受外力产生压强增值后，此压强增值瞬时间传至静止流体各点。

图1 三个连通的油缸 图片来源：《科学世界》2018年第7期

帕斯卡定律同样适用于静止的液体。如图1所示，3个充满黄色的油的油缸分别带有3个不同面积的活塞，彼此相连。活塞可以沿着油缸上下活动。这时，如果在每个活塞上都放上砝码，怎样才能使活塞保持平衡，既不上升也不下降呢？这就需要按照活塞面积的比例配置砝码的重量。从液体传递到活塞的向上的力可以用“液体的压强×面积”来计算。根据帕斯卡定律，液体的压强处处相等（不考虑高度变化），因此所有位置的压强相同。也就是说，活塞面积越大，受到的压力也就越大（在图中以箭头数量表示）。换言之，这个平衡可以说是“用较轻的砝码支撑较重的砝码”。这和用较小的力撬起沉重岩石的杠杆原理类似。因此，帕斯卡定律也被称作“液体杠杆原理”与“气体杠杆原理”。

图2 简化的汽车液压制动装置示意图 图片来源：《科学世界》2018年第7期

如图2所示，通过给面积较小的活塞施压，面积较大的活塞受力增大。于是，踩踏汽车制动踏板的力量，经过液压制动装置放大后就能使汽车迅速减速。不过，相对于小活塞运动的距离，大活塞作用的距离较短。“力×力作用的距离”在物理学上称作“功”，对小活塞所做的功和大活塞做的功一定相等，这也体现了能量守恒。

人们利用这个定律，制造千斤顶，用于顶举重物；设计并制造水压机，进行机械加工等。