千斤頂原理

由于17世紀(jì)時(shí)不存在牙膏管，因此,，人們懷疑布雷斯·帕斯卡(BlaisePascal,，1623一1662，法國著名的科學(xué)家和哲學(xué)家)是否提出了帕斯卡原理,，是否每天早晨都在冥思苦想它的功能.不過,，可以肯定的是，許多與液體靜壓力有關(guān)的其他效應(yīng)都逃不出他的注意力,，首先就是液壓起重機(jī)的原理.很久之前,，工程師們就利用過這種類型的機(jī)器，今天只要在停車場或者加油站,，就可以看到液壓起重機(jī),，利用它使出一個(gè)孩子的力氣就能將一輛汽車抬起來。讓我們看看這種器械是如何工作的,，并設(shè)法自己制作一個(gè)器械以供實(shí)驗(yàn)之用,。

用一根管手將兩個(gè)充滿了液體(水或油)的容器連起來。其中一個(gè)容器截面很大,，另一個(gè)容器截面則很小,，假設(shè)它比前一個(gè)截面小1000倍。如果用一個(gè)活塞(A)向下壓截面小的容器液面,，液體就受到了一個(gè)壓力,，這個(gè)壓力的強(qiáng)度會(huì)按照原來的大小傳遞到液體表面的任何其他部分， 當(dāng)然也包括在大截面容器里與活塞(B)接觸的液體的表面.壓強(qiáng)等于作用力除以作用面積,。根據(jù)帕斯卡原理,，活塞A下的壓強(qiáng)與活塞B下的壓強(qiáng)相等，又由于活塞B下的面積比活塞A下的大1000倍,，在它上面的作用力就應(yīng)比在A上的作用力也大1000倍,。因此，為了將一輛1噸重的汽車抬起來,，只要1公斤的作用力就夠了.液壓制動(dòng)器,、壓縮機(jī)、汽車的千斤頂,、水泵等許多器械都得益于這一原理,。

比如，用一個(gè)截面為5平方厘米輸血用的粗注射器和一個(gè)截面為0.5平方厘米的很小的注射器,，將它們的開口用又粗又短的管子連起來,。根據(jù)帕斯卡原理，力的轉(zhuǎn)化系數(shù)大約為10,。將水、油或其他的液體灌滿注射器，即兩個(gè)活塞中間的全部空間,，注意將氣泡排除掉.然后請(qǐng)你的朋友用大姆指擠壓兩個(gè)活塞中的一個(gè),，你同時(shí)用大拇指擠壓另一個(gè)活塞。

我們可以將這個(gè)小小的游戲取名為“鐵大拇指的較量”,，或者叫“帕斯卡大拇指的較量”,。當(dāng)然，誰擠壓細(xì)小的注射器,，誰就會(huì)不費(fèi)力氣地取勝,。如果你有一定的創(chuàng)造力和做實(shí)驗(yàn)的才能，就可以用一個(gè)彈簧測力計(jì)或者稱東西的磅秤,，想方設(shè)法去測量在擠壓兩個(gè)活塞中的一個(gè)時(shí)(或者用一個(gè)重量比活塞與注射器管壁之間的摩擦力大的砝碼)所施加的壓力,，驗(yàn)證一下帕斯卡原理，看看兩邊的壓力是否相等.不要忘記從測到的數(shù)值中減去擠壓注射器之前已存在的值,，相當(dāng)于這一系統(tǒng)的活動(dòng)部分,，即液體加上活塞的重量后，果你想驗(yàn)證作為壓力器的這種裝置的效能,，可在磅秤盤子與大活塞之間放上一個(gè)核桃:你將會(huì)看到擠壓一下小注射器的活塞就能輕易地將核桃壓碎.用這種小機(jī)器就能完成“海格立斯”(宙斯之子,，力大無窮，曾完成12項(xiàng)英雄業(yè)績)那樣的偉業(yè),。準(zhǔn)備好一個(gè)充滿液體的封閉木桶(不要留有空氣,，因?yàn)榭諝庠趬毫ο聲?huì)被壓縮)，就可以開始向你的朋友們演示了,，將盛滿液體的木桶同一支同樣也灌滿液體的小注射器和小管子連起來,，你將看到后兩者能將木桶瞬間擊碎。我們?cè)嚳此阋还P賬:一支截面為0.5平方厘米的普通注射器,，用大拇指施加在活塞上的壓力為20公斤(用磅秤驗(yàn)證一下,，達(dá)到此重量并不難)，結(jié)果出來的壓強(qiáng)竟是40個(gè)大氣壓!很少有木桶能承受住這樣的壓強(qiáng),。一位農(nóng)民遺憾地發(fā)現(xiàn)了這種現(xiàn)象,。他想通過一根很長的細(xì)管子將珍貴的葡萄酒從自己的鄉(xiāng)間農(nóng)舍輸送到低30多米的山腳下的一位朋友家里。一切都很順利:朋友家的酒桶灌滿了葡萄酒,，但隨后液體管子內(nèi)的壓力很快使木桶破碎,，葡萄酒浸泡了房子。