2017-11-12
Закон Паскаля формулируется так: если на какую-либо часть поверхности жидкости, заключенной в закрытый со всех сторон сосуд, производится давление, то оно передается через жидкость во все стороны одинаково. В соответствии с этим давления на площадки А и В (рис.), находящиеся в верхнем и нижнем частях сосуда, должны быть одинаковы. Ибо если бы на одну из них давление было больше, чем на другую, то согласно закону Паскаля избыток давления целиком передался бы другой площадке и в итоге давления оказались бы равными.
Но, с другой стороны, известно, что давление в какой-либо точке тяжелой и спокойной жидкости равно весу столба жидкости, высота которого ВС равна глубине погружения точки, а основание— единице. Следовательно, на площадку В жидкость будет производить давление, а на площадку А — не будет. Как разрешить эти два противоречащих друг другу вывода?
Решение:
Рассмотрим механизм передачи давления жидкостью в соответствии с законом Паскаля. Когда на поверхность жидкости в каком-либо месте производится давление, то определенный слой ее в этом месте уплотняется. Это создает силу упругости, препятствующую дальнейшему уплотнению жидкости, с одной стороны, и вызывает давление на соседний слой, с другой стороны. Так, переходя от слоя к слою, давление передается по всей жидкости, уравновешиваясь на любой площадке, помещенной в любом месте жидкости. Поэтому давление, производимое на жидкость внешней силой, например, на площадку С (рис.), будет передано ею одинаково и на площадку A, и на площадку В.
Точно так же и гидростатическое давление вышележащих слоев жидкости на нижележащие, созданное весом жидкости, приводит к уплотнению жидкости в соответствующем месте и уравновешиванию на любой глубине. В отличие от выше рассмотренного случая гидростатическое давление по мере погружения в жидкость растет, так как увеличивается высота столба весомой жидкости. Это вызывает увеличение уравновешивающей силы упругости нижележащего слоя жидкости.
Противоречие, сформулированное в условии задачи, разрешается тем, что разность гидростатических давлений на площадку В и площадку А не может быть передана жидкостью потому, что этому препятствует вес вышележащих слоев жидкости. В условиях невесомости «противоречие» исчезает — давления на площадки A и В одинаковы во всех случаях.