天下利争,纷纷扰扰;而我只想安静的思考物理小问题,欢迎来到我的物理小世界。

老子《道德经》有云:

“上善若水。水善利万物而不争,处众人之恶,故几于道。”

老子认为至善如水,滋养万物而不与万物争,始终奔向那众人厌恶的下位之地。

物理液体对容器底部的压力 一文读懂液体对容器侧壁的压强(1)

世人皆知,水因那地球引力,才会纵深向下,对容器底部产生向下的压强。

如果你身边有一个塑料瓶,请在塑料瓶里装满水,如果你再在塑料瓶的侧壁开一个小孔,水就会从小孔喷射出来,射到较远的位置。这说明,装在容器中的水,会对容器的侧壁产生压强。

那么,我们不禁要思考:水既然争先恐后的向下运动,又何以会对容器侧壁产生压强?

为了方便理解,我们选择用比喻的手法。比喻会失真,会扭曲部分真意,却也是一种很好的表达手法。我们大可多维度理解,以矫正理解的偏差。

水如滚珠,具有流动性。滚珠堆叠,一时安静无语。倘若一只如来神掌从天而降,压在滚珠上方,滚珠将受到压力而四处散开。

如果周围有围栏将它们围住,滚珠便会对侧向的围栏产生压强;下面的滚珠,不仅要受到如来神掌的压力,同时还要受到上面滚珠对它的压力。所以,越靠近底部的滚珠,受到整体的压力就越大,向四周散开的趋势就越大,即对围栏挤压的力量就越大。

物理液体对容器底部的压力 一文读懂液体对容器侧壁的压强(2)

如此比喻,是因为水与滚珠具有相似性。滚珠具有流动性,水的流动性更好;上面的滚珠对下面的滚珠有压力,上面的水对下面的水也有压力;周围都有围栏,阻碍它们四处散开,因为它们对围栏都心生怨恨,产生一种横向报复的力量。

容器中装满水,正如容器中装满滚珠。一滴滴水,恰似一颗颗晶莹剔透的滚珠。上面的水会挤压下面的水,下面的水受到压力会四处逃逸,却遇到侧壁容器的阻碍,便会对容器侧壁产生压强。随着水的深度越深,水对侧壁的压强越大。如果水的深度足够深,对侧壁的破坏性将会变得非常大。

历史上,帕斯卡同学曾经做过一个著名的裂桶实验:在一个封闭的装满水的桶里,插入一根又细又长的管子,然后帕斯卡同学爬到二楼的阳台上向细管灌水。结果,只罐了几杯水,就把桶搞得开裂了。

物理液体对容器底部的压力 一文读懂液体对容器侧壁的压强(3)

这就是著名的帕斯卡裂桶实验,其原理就是:

同种液体,深度越深,液体对容器侧壁压强越大。

管子之所以做的又长又细,是为了让少量体积的水,在高度上尽可能拉长。当水的深度达到两层楼的高度时,就会对裂桶产生较大的压强。

实验最令人惊讶的是,几杯水的重力,竟然可以通过不断拉长它的深度,从而产生如此破坏性的力量?

由此可见,同种液体,液体压强与液体重力无关,而与液体的深度有关。几杯水产生的压强,也有可能超过一条河流对河床底部产生的压强,只要让这几杯水的深度无限拉长,超过河水深度即可。

掌握液体压强知识,我们便可以知道:

为什么一般盛水的水桶底部面积要比上部面积小?

物理液体对容器底部的压力 一文读懂液体对容器侧壁的压强(4)

为什么建造大坝应考虑最深水位,而不是考虑蓄水量;

物理液体对容器底部的压力 一文读懂液体对容器侧壁的压强(5)

为什么上天容易,入海难?人类发射器可以到达火星,到10000米的水下却尤为困难

物理液体对容器底部的压力 一文读懂液体对容器侧壁的压强(6)

人为什么不能在深海里生活?深海里的鱼提到水面上为什么全部都是死的?它们是怎么死的?

物理液体对容器底部的压力 一文读懂液体对容器侧壁的压强(7)

文末再留下一道思考题哦

请同学们看看下面这幅图,比较水对容器底部压力大小?

已知:

1.同种液体(水)

2.深度一样

3.底面积一样

物理液体对容器底部的压力 一文读懂液体对容器侧壁的压强(8)

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