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压强的知名实验

更新时间:2023-10-05 文章作者:佚名 信息来源:网络整理 阅读次数:

马德堡半球实验R6k物理好资源网(原物理ok网)

1654年5月8日,马德堡市有一大批人围在实验场上。有的说这样,有的说那样,有的支持格里克部长,希望实验成功;有的断定实验会失败;人们在议论着,在争辩着;在预言着;格里克和助手当街把这个铜质的半球壳中间垫上橡皮圈;再把两个半球壳灌满水后合在一起;之后把水全部抽出,使球内形成真空;最后,把气嘴上的龙头旋紧封闭。这时,周围的大气把两个半球紧紧地压在一起。格里克一挥手,四个马夫牵来八匹高头大马,在球的两侧各拴四匹.格里克一声令下,四个马夫扬鞭催马、背道而拉!似乎在“拔河”似的。R6k物理好资源网(原物理ok网)

4个马夫,8匹大马,都搞得四肢是汗。并且,铜球仍是原封不动.格里克只得摇摇手暂停一下。之后,左右两队,人马倍增。马夫们喝了些沸水,擦擦头额上的泪水,又在打算着第二次表现。格里克再一挥手,实验场上更是热闹十分。16匹大马,拚命地拉,八个马夫在小声吆喊,挥鞭催马……来看实验的人群,更是伸长手臂液体压强的有趣实验,一个劲儿地看着,不时地发出“哗!哗!”的声响。忽然,“啪!”的一声炸雷,铜球分开成原先的两半,格里克抬起这两个重重的半球自豪地向你们高声宣告:“女士们!先生们!大家该相信了吧!大气压是有的,大气压力是大得这样厉害!如此惊人!……”实验结束后,仍有些人不理解这两个半球为何拉不开,七嘴八舌地问他,他又耐心地作着详细的解释:“平时,我们将两个半球紧密合拢,无须使劲,都会分开.这是由于球内球外都有大气压力的作用;互相抵消平衡了。似乎没有大气作用似的。明天,我把它抽成真空后,球内没有向外的大气压力了,只有球外大气紧紧地挡住这两个半球……”。R6k物理好资源网(原物理ok网)

通过此次“大型实验”,人们都总算相信有真空;有大气;大气有压力;大气压很惊人,而且,为了此次实验,格里克校长竟耗费了4千美元。R6k物理好资源网(原物理ok网)

实验意义:第一次证明了有大气压的存在,并且很大。R6k物理好资源网(原物理ok网)

帕斯卡裂桶实验R6k物理好资源网(原物理ok网)

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帕斯卡在1648年演出了一个知名的实验:他用一个密闭的装满水的桶,在瓶盖上插入一根狭长的管子,从房屋的窗户上向细管子里灌水。结果只用了一杯水,就把桶射孔了,桶里的水就从裂纹中流了下来。原先因为细管子的体积较小,一杯水灌进去,其深度也是很大的。R6k物理好资源网(原物理ok网)

这就是历史上有名的帕斯卡桶裂实验。一个容器里的液体,对容器顶部(或侧壁)形成的压力远小于液体自身的重力,这对许多人来说是不可思议的。R6k物理好资源网(原物理ok网)

改进R6k物理好资源网(原物理ok网)

该实验装置高度太高不便在寝室里演示,可启发中学生思索:能够把所有的装置都相应地缩小呢?答案是否定的。接着再问:管长增大了,液体浮力减少了,液体对木盆的压力必将降低;而桶虽然缩小了,但其耐压性几乎不变,桶就不可能开裂,能够用其它物体来模拟“裂桶”呢?中学生自然会想到用耐压性较低的物体来取代(如薄塑胶袋)。比较装满水的塑胶袋在同质量的一杯水与一管水作用下不怜悯形,液体浮力的实质就十分容易理解了。R6k物理好资源网(原物理ok网)

取一个演示液体测浮力用的大广口瓶(半径约30分米,高约40分米),在瓶上部的侧壁管口用橡皮薄膜扎牢密封,将绿色的水从瓶口放入,随着瓶中水位的下降,侧管的橡皮薄膜逐渐鼓出,可以看见,就算灌满水后,薄膜鼓出的程度也并不非常显著。这说明其实瓶中装了好多很重的水,但对侧壁的浮力并不很大。再取一根1米长的托里拆利玻璃管,通过打有小孔的瓶盖插入大瓶中,并把塞旋紧密封。让一个中学生站到椅子中将烧瓶中的水用漏斗逐渐灌入管中,当玻璃管中蓝色水下降50分米以上时,只见大瓶侧管的橡皮薄膜大幅度鼓出,现象生动显著。R6k物理好资源网(原物理ok网)

由于液体的浮力等于密度、深度和重力加速度常数之积。在这个实验中,水的密度不变,但深度一再降低,则上部的浮力越来越大,其油压总算超过木盆才能承受的上限,木盆急剧开裂。R6k物理好资源网(原物理ok网)

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帕斯卡“桶裂”实验可以挺好地证明液体浮力与液体的深度有关,而与液体的质量无关。R6k物理好资源网(原物理ok网)

托里拆利实验R6k物理好资源网(原物理ok网)

托里拆利实验测出了大气浮力的具体数值。在长约1m、一端封闭的玻璃管里灌满水银,将管口塞住,之后倒插在水银槽中(保持垂直),放开堵管口的拇指时,管内水银面增长一些就不再增长,这时管内外水银面的高度差为760mm。R6k物理好资源网(原物理ok网)

管内留有760mm高水银柱的诱因正是由于有大气压的存在。由液体浮力的特性可知,水银槽内液体表面的浮力与玻璃管内760毫米水银柱下等高处的浮力应是相等的。水银槽液体表面的浮力为大气浮力,因为玻璃管内水银柱上方是真空的液体压强的有趣实验,受不到大气压力的作用,管内的浮力只能由760mm高的水银柱形成。因而,大气浮力与760毫米高水银形成的浮力相等。R6k物理好资源网(原物理ok网)

一般情况下,表示二氧化碳浮力的常用单位有帕斯卡、毫米水银柱(毫米汞柱)、厘米水银柱(分米汞柱)、标准大气压,它们的符号分别是Pa、mmHg、cmHg、Atm。R6k物理好资源网(原物理ok网)

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