“裂桶实验”导致了着名的帕斯卡定律诞生,推动了万吨水压机的发明,为流体静力学的建立奠定了基础。
1643年,意大利物理学家托里拆利关于大气压强的实验,推翻了亚里士多德的“自然界讨厌真空”的谬论,因此招来了许多人的怀疑和反对。
帕斯卡是托里拆利的支持者。他不仅重复了托里拆利的气体压强实验,还研究了液体的压强。
他制作了一个适用于测量液体压强的压强计,逐个测量粗细不同的盛水圆筒内部的压强。他看到压强计浸入水中越深,水的压强就越大。为了测量水在不同方向产生压强的大小,帕斯卡转动压强计,使它朝不同方向,但在转动过程中压强计指针始终不动,这一现象使帕斯卡认识到在同一深度水向各个方向的压强相等。
在实验的基础上,帕斯卡又发现:液体内部的压强由液体的重力产生,压强的大小仅仅是由液体的性质和深度决定,与液体的重量和体积无关。
他由这个性质得出推论:重量和体积较小的液体也能够产生较大的压强。比如,一根细长的水柱对底面的压强可以大大超过一盆水对底面的压强。这个结论的确很难理解,当时许多人对此表示怀疑,所以,帕斯卡巧妙地设计了一个有趣的实验。
1648年的一天,面对一群好奇的科学家和观众,帕斯卡给一个木桶装满水,用盖子封住。盖子上开了一个小口,小口上接着一根很长的细铁管子,再把铁管子与盖子的接口处密封起来。然后,他站在高处,慢慢往铁管子中灌水。
结果,只灌了几杯水,当细管子中的水柱高达几米的时候,木桶突然破裂,水流满地。事实证明,水在桶中产生了极大的压强,只灌了几杯水,木桶就被压裂了,这就是着名的“裂桶实验”。
1653年,帕斯卡把这一发现写成论文《论液体的平衡》,提出了着名的帕斯卡定律,指出压强能够在密封流体内部大小不变地转向各个方向。
这一定律的发现,为流体静力学的建立奠定了基础。后人为了纪念帕斯卡,就用他的名字来命名压强单位,简称“帕”。
后来,帕斯卡曾经亲自进行过制造“液体杠杆”的实验,并作出预言:人类必定能够由此制造出一种新的机械。
今天,这个预言早已变为现实,人类从上个世纪开始就已经制造出各式各样的液压机,如万吨水压机等等,并在生产和科研中发挥了巨大的作用。