Page 96 - 881414_FIZYKA_podrecznik_kl_8_PP_fiipbook

Więcej na temat

Paradoks hydrostatyczny i doświadczenie Pascala

Paradoks hydrostatyczny polega na tym, że ciśnienie na dnie naczynia nie
zależy wprost od ciężaru cieczy w naczyniu, ale od wysokości słupa cie-
czy. Ten fakt odkrył holenderski uczony Simon Stevin [czyt. stewin], żyjący
w latach 1548–1620. Aby tego dowieść, przeanalizujmy konkretną sytuację.
Cztery naczynia o różnych kształtach napełniono wodą.

A. B. C. D.

Zauważ, że wysokości słupów wody oraz pola powierzchni dna tych naczyń
są równe. Z analizy wzorów na siłę parcia: F = d ∙ S ∙ h ∙ g i ciśnienie: p = d ∙ h ∙ g
wynika, że zarówno siły parcia, jak i ciśnienia panujące na dnach tych naczyń
są równe i mają te same wartości, ponieważ wysokości (h), gęstości (d) oraz
pola powierzchni (S) w każdym przypadku są jednakowe. Wynika z tego, że
parcie cieczy na dno w naczyniach o różnych kształtach będzie takie samo,
jeżeli pole powierzchni dna każdego z tych naczyń i wysokość słupa cieczy
w tych naczyniach będą równe. Można zatem wywnioskować, że wartość
parcia cieczy i wartość ciśnienia hydrostatycznego wywieranych na dno
naczynia nie zależą od kształtu tego naczynia. Naczynia o różnych kształ-
tach będą zawierać różne ilości wody – różne masy i ciężary. Tylko w naczy-
niu o pionowych ściankach parcie na dno będzie miało taką samą wartość
jak ciężar wody w naczyniu. Fakt, że siła nacisku na dno naczynia nie jest
równa ciężarowi cieczy w naczyniu, nie jest intuicyjny i został nazwany para-
doksem hydrostatycznym.
Paradoks hydrostatyczny spopularyzował Blaise Pascal, który doszedł rów-
nież do wniosku, że mała ilość wody, ale w postaci wysokiego słupa, będzie
wywierała bardzo duże ciśnienie, a tym samym i bardzo duży nacisk na
ściany naczynia. W takim razie naczynie może nie wytrzymać tak dużego
ciśnienia od wewnątrz i powinno zostać rozerwane. To słynne doświadcze-
nie wykonał Pascal w towarzystwie swoich przyjaciół. Wykorzystał w nim
beczkę po piwie, zwiększając słupek wody w wąskiej rurce, w której mieściło
się około 2 litrów wody, pokazał, że woda zaczęła wyciekać z beczki szcze-
linami powstałymi między klepkami. Doświadczenie to stanowiło wielkie
odkrycie i było powtarzane na uniwersytetach.

94