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阿基米德原理与帕斯卡原理的隐含条件
关于浮力原理的发现,有这样一个故事:相传叙拉古赫农王让人替他做了一顶纯金的王冠。但是在做好后,国王疑心工匠做的金冠并非全金,但这顶金冠确与当初交给金匠的纯金一样重。工匠到底有没有私吞黄金呢?既想检验真假,又不能破坏王冠,这个问题不仅难倒了国王,也使诸大臣们面面相觑。经一大臣建议,国王请来阿基米德检验。一天,他在家洗澡,当他坐进澡盆里时,看到水往外溢,同时感到身体被轻轻托起。他突然悟到可以用测定固体在水中排水量的办法,来确定金冠的比重。他兴奋地跳出澡盆,连衣服都顾不得穿上就跑了出去,大声喊着“尤里卡!尤里卡!”(Eureka,意思是“找到了”。Greek:ερηκα)
阿基米德从中发现了浮力定律(阿基米德原理):物体在液体中所获得的浮力,等于他所排出液体的重量。中国著名的“曹聪称象”的故事,就是阿基米德原理的应用,当然曹聪不一定知道阿基米德的发现。一直到现代,人们还在利用这个原理计算物体比重和测定船舶载重量等。
帕斯卡原理是法国思想家帕斯卡在1650年左右发现的。其内容是:加在密闭液体上的压强,能够大小不变地由液体向各个方向传递。根据静压力基本方程(p=p0+ρgh),盛放在密闭容器内的液体,其外加压强p0发生变化时,只要液体仍保持其原来的静止状态不变,液体中任一点的压强均将发生同样大小的变化。这就是说,在密闭容器内,施加于静止液体上的压强将以等值同时传到各点。这就是帕斯卡原理,或称静压传递原理。
阿基米德原理与帕斯卡原理隐含了一个条件就是液体的不可压缩性。液体受压后体积要缩小,压力撤除后也能恢复原状,这种性质称为液体的压缩性或弹性。用体积压缩率或体积模量K来描述液体的压缩性。例如:水的体积模量为2.22*109N/m2。可以理解为在常规状态下基本不可压缩。要测量液体的压缩性需要发展高压测试技术。美国科学家布里奇曼用他自己发明并改进的高压装置测得了一系列的液体的压缩性能,发现除水以外,液体的粘度一般都随压力的增大而增加。由于发明超高压装置和在高压物理学领域的突出贡献布里奇曼获得1946年的诺贝尔物理学奖。
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