从静液压强的形成解读阿基米德原理和帕斯卡定律
2011-01-24王绍符张喜荣
物理通报 2011年10期
王绍符 张喜荣
(河北大学 河北 保定 071002) (保定学院 河北 保定 071000)
阿基米德原理和帕斯卡定律是我们再熟悉不过的了,但是对这些知识的认识,从概念的界定(何为“浮力”,何为“加在”液体上的压强等等),到定律(原理)的适用条件,却一直存在着歧见.笔者也曾对此进行过探讨[1~2],但都比较孤立,缺少系统地联系.现在从静液压强形成的知识系统高度来审视,这些问题突然都变得简单、明朗起来.
1 静液压强的形成
液体(包括气体,以下同)的压强是怎样形成的?中外教科书历来(直到现在)对此的描述都存在一些瑕疵与疏漏,正因为如此才造成了方方面面的混乱.
我们从教科书上得到的印象是,“重力是使液体产生压强的唯一原因”,即所谓压强的“重力解释”.很多版本教科书对液体压强的描述都是与固体相类比,说:“液体在容器里,就像一摞书放在桌子上一样,书有重量对桌子有压力和压强;液体也有重量,因而对容器的底也有压力和压强;又因为液体能流动,所以对器壁也有压力和压强”.就这样,液体的“压强是由重量产生的”在人们的头脑中就深深地扎下了根,因而也就埋下了后患无穷的种子[3].
其实这种谬误并不难破解,你只要认真思考“没有重量,液体就真的没有压强了吗?”答案是显然的;“没有重量,液体也会有压强.”在失重状态下的水滴,表面张力会将其束缚成球形,发生挤压而产生压强.对于封闭在针管里的药液,活塞和管壁等作用在药液表面……
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