Закон Паскаля - фундаментальный закон гидростатики

Закон Паскаля - фундаментальный закон гидростатики, открытый французским ученым и математиком Блезом Паскалем в 1653 году. Он гласит, что давление, передаваемое жидкости или газу, распространяется одинаково по всем направлениям и доходит до любой точки этой жидкости или газа.

Формулировка закона Паскаля

"закон паскаля" гласит: давление, производимое на покоящуюся жидкость в некоторой точке, передается без изменений во все стороны по всему объему жидкости.

Математически этот закон можно "записать закон паскаля" следующей формулой:

P = F/S

где:

• P - давление, Па;
• F - сила, Н;
• S - площадь, м2.

Таким образом, давление прямо пропорционально приложенной силе и обратно пропорционально площади, на которую эта сила действует перпендикулярно.

Давление "Закон Паскаля" в действии

Принцип равенства давления во всех точках жидкости легко продемонстрировать на простых опытах.

Опыт с мешком, наполненным водой

1. Наливают воду в полиэтиленовый пакет и плотно его завязывают.
2. Опускают пакет в таз с водой.
3. Надавливают в произвольном месте на пакет.
4. Пакет лопается, причем не в том месте, где было оказано давление, а в другом.

Это доказывает, что давление передалось по всему объему воды в пакете.

Давление газа "Закон Паскаля" и пузырьки

Другой простой опыт - опустить в стакан с газированной водой полую трубочку. Из нее начнут выделяться пузырьки газа. Это происходит потому, что давление газа (углекислоты) внутри жидкости выше атмосферного давления. Газ давит на жидкость в трубочке снизу, выталкивая ее и образуя пузырьки.

Объяснение закона Паскаля

"закон паскаля" объясняется особенностями строения жидкостей и газов на молекулярном уровне. В отличие от твердых тел, частицы жидкостей и газов обладают подвижностью и способны свободно перемещаться.

Когда на жидкость или газ оказывают внешнее давление в некоторой точке, это вызывает смещение частиц. Благодаря их подвижности, возникшее возмущение передается по всему объему, выравнивая давление во всех направлениях.

Значение и применение

Закон Паскаля имеет важнейшее значение в гидростатике и механике жидкостей и газов. Он лежит в основе работы многих технических устройств:

• Гидравлические машины и механизмы (прессы, домкраты, тормоза и др.);
• Манометры для измерения давления;
• Барометры;
• Насосы;
• Гидравлические системы.

Помимо техники, закон Паскаля важен для объяснения процессов, происходящих в живых организмах, например кровообращения. Он также применяется в авиа- и судостроении.

За более чем 300 лет с момента открытия закон Паскаля не потерял своей актуальности и востребованности благодаря универсальности.

Применение "Закона Паскаля" в быту

Хотя закон Паскаля чаще ассоциируется с техническими устройствами, он проявляется и в обыденной жизни людей.

Работа обычного водопровода

Вода в трубах домашнего водопровода находится в состоянии покоя, но молекулы в ней свободно движутся. Благодаря закону Паскаля, давление в каждой точке труб одинаково и вода легко поступает к любому крану в доме.

Плавание и ныряние

Когда человек погружается на глубину в водоеме, на него действует все большее давление воды. Это ощущение знакомо любому ныряльщику. При всплытии давление уменьшается, и в ушах может возникнуть неприятное ощущение.

Надувание воздушных шаров и надводных матрасов

Чтобы надуть воздушный шар или матрас для плавания, нужно произвести в нем избыточное давление. Согласно закону Паскаля, это давление распространяется по всему объему, вызывая расширение резины или пластика.

Эксперименты, демонстрирующие закон Паскаля

Для наглядного подтверждения закона Паскаля можно провести несколько простых и интересных опытов дома или в школе.

Опыт с шаром Паскаля

Взять пластиковый шар с отверстиями и трубкой. Налить в шар жидкость, закрыть отверстия пальцами. Сжимая и отпуская трубку, наблюдать, как меняется напор струек из отверстий.

Опыт с двумя шприцами

Взять два медицинских шприца без игл, соединить их трубкой. Нагнетая поршень в одном шприце и наблюдая за движением поршня в другом, увидеть передачу давления жидкостью.

Опыт с воздушным шариком

Надуть воздушный шарик до определенного объема. Прижав его в произвольном месте рукой к стенке, увидеть, что объем шарика уменьшается в целом, а не только в прижатом месте.

Альтернативные объяснения закона Паскаля

Хотя кинетическая теория дает убедительное объяснение закону Паскаля через особенности движения молекул, существуют и другие гипотезы.

Гипотеза всепроникающего эфира

Согласно оккультным представлениям, жидкости и газы погружены в особую среду - эфир, который заполняет все пространство и обладает упругостью. Давление на часть эфира передается им мгновенно по всему объему, а вместе с ним - и жидкости или газу.