實(shí)驗(yàn)1 用可樂瓶盛滿水,用瓶蓋蓋嚴(yán),在瓶底處用釘子扎一小孔a(如圖1),提起瓶子觀察,會發(fā)現(xiàn)瓶子并不漏水。如果密封時(shí)瓶內(nèi)上端有少許空氣的話,則會觀察到小孔a處一開始有少量的水滴下,可不一會兒就不滴了。
然后再在瓶的側(cè)壁處用釘子扎一小孔b,又提起瓶子觀察,會發(fā)現(xiàn)a處有水不斷流出,b處有持續(xù)的氣泡上升,直到瓶內(nèi)水流完為止。
分析 在只在瓶底扎小孔a時(shí),小孔內(nèi)側(cè)只受到液體壓強(qiáng),外側(cè)會受到大氣壓強(qiáng),外面的大氣壓大于內(nèi)部的液體壓強(qiáng),這樣內(nèi)外的壓強(qiáng)差就阻止了水從小孔a處向外流。如果瓶頂內(nèi)部原來有少許空氣的話,內(nèi)部就有氣壓,開始會有少量水從孔a流出,當(dāng)?shù)撞績?nèi)側(cè)的總壓強(qiáng),減小到與外部大氣壓相等時(shí),水就會停止流出。
當(dāng)側(cè)壁處也扎一小孔b時(shí),a、b兩處同時(shí)受到大氣壓強(qiáng),壓強(qiáng)可在液體內(nèi)部向各個(gè)方向傳遞,a、b兩孔的內(nèi)外都受大氣壓強(qiáng),而a孔比b孔處的液體壓強(qiáng)大,水就可從a孔處流出。但b孔處不可能有水流出,因水從a孔流出后,容器內(nèi)部壓強(qiáng)減小,在外界大氣壓的作用下空氣從孔b被壓進(jìn)瓶內(nèi),以平衡內(nèi)外壓強(qiáng)。這就是看到的不斷上升的氣泡,此實(shí)驗(yàn)充分證明了大氣壓的存在。
應(yīng)用 醫(yī)生給病人打點(diǎn)滴輸液時(shí)就是利用了上面的原理。如圖2所示,在輸液裝置中,輸液管的開口端相當(dāng)于圖1所示的小孔a,空短管的開口端相當(dāng)于小孔b,空短管起輸入空氣,平衡內(nèi)外壓強(qiáng)的作用。打針時(shí),有時(shí)會出現(xiàn)這種情況:輸液管的開關(guān)開到最大,吊瓶的高度也適當(dāng),可輸液管就是不向下滴液,這可能是輸氣的空短管被堵塞的緣故。打針時(shí),如果要臨時(shí)停止輸液,只要把輸液管的開關(guān)關(guān)上即可,因?yàn)橹婚_著一個(gè)輸氣管也是不會有藥液向外流出的。
實(shí)驗(yàn)2 用剪刀剪去一大可樂瓶的底部,如圖3所示,蓋上蓋子并倒置。放入乒乓球,沿壁輕輕向瓶中倒水,不一會兒會發(fā)現(xiàn)乒乓球浮起。然后去掉瓶蓋,放入乒乓球,沿壁輕輕向瓶內(nèi)倒水,將會發(fā)現(xiàn)水已沒過乒乓球許多,即使瓶口有細(xì)股的水流出,而乒乓球就是不上浮。
分析 當(dāng)瓶口有蓋時(shí),乒乓球不可能與瓶頸密合,水會流到球的底部,球受到水的浮力,自然會上浮。當(dāng)去掉瓶蓋時(shí),從球的四周向下擠的水又從瓶口流出去了,球的底部無水,不存在水對球向上的壓力,球的上部反而受到水向下的壓力,所以乒乓球被壓在瓶頸處不會上浮。同樣水里的木樁、橋墩也不受浮力是同樣道理。此實(shí)驗(yàn)說明浮力的產(chǎn)生是有條件的:那就是物體的底部必須要有液體。
應(yīng)用 每當(dāng)漲洪水時(shí),防洪堤壩由于滲漏等原因,極易形成泉涌。這時(shí)有人會用棉被從內(nèi)側(cè)去堵住缺口,棉被浸沒在水中時(shí)是會上浮的,但被堵在缺口處時(shí),它只受到水由內(nèi)向外的壓力,被緊壓在缺口處。人去堵缺口時(shí)也是很危險(xiǎn)的,弄不好連人帶物一起被壓在缺口處了。
潛水艇在海水中可自由升降,但它卻不敢輕易地停在海底的淤泥里。一旦潛水艇底部被淤泥包裹而沒了水,潛水艇不但不受到海水的浮力,反而受到海水巨大的向下的壓力,它就可能要葬身海底了。
利用可樂瓶還可以做聲音傳遞能量、凸透鏡放大、折射等實(shí)驗(yàn)。