帕斯卡對物理學(xué)的貢獻(xiàn)

蔣顯翠

布萊士·帕斯卡是法國數(shù)學(xué)家、物理學(xué)家、思想家，他在物理學(xué)上的貢獻(xiàn)主要有以下幾個方面：

聲學(xué)的震動原理

有一天，11歲的帕斯卡在廚房外邊玩，聽到廚師把盤子弄得丁丁當(dāng)當(dāng)?shù)仨?。這聲音引起了帕斯卡的注意。他想，要是敲打發(fā)出聲音的話，為何刀離開盤子以后，聲音不馬上消失呢？他就自己做實驗。他發(fā)現(xiàn)盤子被敲打以后，聲音不斷，但是只要用手一按盤子邊，聲音就立刻停止。帕斯卡高興地發(fā)現(xiàn)，原來聲音最要緊的是震動，不是敲打。打擊停止了，只要震動不停止，還能發(fā)出聲音來。這樣，帕斯卡就發(fā)現(xiàn)了聲學(xué)的震動原理，開始了科學(xué)的探索。

發(fā)現(xiàn)氣壓變化的規(guī)律和真空的存在

1647年到1648年，帕斯卡發(fā)表了有關(guān)真空問題的論文。他關(guān)于真空問題的研究和著作，更加提高了他的聲望。1648年，帕斯卡設(shè)想并進(jìn)行了對同一地區(qū)不同高度大氣壓強(qiáng)測量的實驗，發(fā)現(xiàn)了隨著高度降低大氣壓強(qiáng)增大的規(guī)律。在這幾年中，帕斯卡在實驗中不斷取得新發(fā)現(xiàn)，并且有多項重大發(fā)明，如發(fā)明了注射器、水壓機(jī)，改進(jìn)了托里拆利的水銀氣壓計等。帕斯卡完成了由意大利著名科學(xué)家伽里略所開始并由伽里略的弟子托里拆利所進(jìn)行的工作?？諝庥兄亓康氖聦嵲缭?630年已經(jīng)為人所知。1643年，托里拆利用水銀柱做實驗，認(rèn)識到不同天氣條件下氣壓的變化。托里拆利的實驗證明了大氣是有壓力的，并且確定了測量大氣壓力的基本方法。但托里拆利對氣壓的觀念是含混不清的，他沒能發(fā)現(xiàn)氣壓變化的規(guī)律。1646年，帕斯卡重復(fù)做了托里拆利的實驗。帕斯卡仔細(xì)地研究了水銀柱在各種高度和不同地方的變化，對氣壓及其變化的規(guī)律有了深刻的認(rèn)識。與此同時，帕斯卡還對真空的問題進(jìn)行了深入研究。1647年，帕斯卡證明了真空的存在。不過，當(dāng)時很多人并不相信這一點。笛卡爾就對帕斯卡的結(jié)論不以為然并大加譏諷，說他“頭腦里真空太多了”。1648年9月19日，帕斯卡的姐夫比里埃在多姆山（海拔1400米左右）按照帕斯卡的設(shè)計進(jìn)行了實驗。實驗證明，山腳和山頂水銀柱的高度相差3.15英寸。這個實驗取得了空前的成功，并震動了整個科學(xué)界。今天我們使用的國際單位制中的壓強(qiáng)氣壓單位帕（帕斯卡）就是根據(jù)帕斯卡的名字命名的。

帕斯卡原理

帕斯卡做了一系列實驗，研究液體壓強(qiáng)的規(guī)律。帕斯卡注意到一些生活現(xiàn)象，如沒有灌水的水龍帶是扁的。水龍帶接到自來水龍頭上，灌進(jìn)水，就變成圓柱形了。如果水龍帶上有幾個眼，就會有水從小眼里噴出來，噴射的方向是向四面八方的。水是往前流的，為什么能把水龍帶撐圓？通過觀察，帕斯卡設(shè)計了“帕斯卡球”實驗，帕斯卡球是一個壁上有許多小孔的空心球，球上連接一個圓筒，筒里有可以移動的活塞.把水灌進(jìn)球和筒里，向里壓活塞，水便從各個小孔里噴射出來了，成了一支“多孔水槍”。帕斯卡球的實驗證明，液體能夠把它所受到的壓強(qiáng)向各個方向傳遞。而每個孔噴出去水的距離差不多，則說明每個孔所受到的壓強(qiáng)都相同。還有一個最著名的實驗：他把一個木酒桶頂端開一個小口，小口上接一根很長的鐵管子，接口密封。實驗的時候，酒桶先盛滿水，再慢慢往鐵管子里倒上幾杯水，當(dāng)管子中的水柱高達(dá)到幾米的時候，只見木酒桶突然破裂，水流滿地。帕斯卡總結(jié)了這些實驗，于1654年寫成一篇論文《論液體的平衡》，提出了著名的帕斯卡定律：加在密閉液體任一部分的壓強(qiáng)，必然按其原來的大小，由液體向各個方向傳遞。所有的液壓機(jī)械都是根據(jù)帕斯卡定律設(shè)計的，所以帕斯卡被稱為“液壓機(jī)之父”。