何謂“巴斯卡原理”？

Question

何謂“巴斯卡原理”？

Answer 1

巴斯卡原理：對一密閉液體所施的壓力，必會傳遞到液體各部份及容器壁上，且其值不變。

流體力學，是研究流體（氣體和液體）的力學。其中又分成流體靜力學（討論靜止流體的物性，如巴斯卡原理），及流體動力學（討論動態中流體的物性，如伯努利原理）


巴斯卡（pascall）是法國的科學家及哲學家，1646巴斯卡利用大氣壓力及流體連通的原理，發明了水銀氣壓計，其原理稱之（巴斯卡原理）每公尺承受一牛頓的壓力單位稱之（一巴斯卡），巴斯卡對人類工業化的進程，提供了莫大的貢獻。高雄在台灣是工業化最徹底的都市，巔峰時期有70%以上的人口依賴工業維生，想必受巴斯卡餘陰庇祐頗深，也造就了（文化沙漠）的一世英名，如今高雄開始脫下藍色的領裝，穿戴起華麗的外衣，人們走進摩登的餐館，整治過的河畔，閒散的喝下午茶，談些文化或其他的活動話題，並深感的榮耀，那沉重的實在已成歷史，非同時性的反應在當下的是噴出的燦爛水花，是喜獲甘泉嗎？巴斯卡想必相當認同吧！

Answer 2

力舉千斤─巴斯卡原理之探討一、研究動機有一次經過一處正在施工的工地時,看見工人用起重機吊起一片又厚又重的大鐵板，心中便起了疑問，是何種裝置有那麼大的力量足以吊那麼重的東西呢? 問了物理老師，老師告訴我那是利用巴斯卡原理的油壓裝置。發現生活上利用此原理的裝置也十分廣泛；於是便展開了研究與探討。二、研究目的(一)探討作用力與作用面積的關係式 W1/A1=W2/A2(二)探討壓力與高度的關係式 P=P0+hρg(三)探討作用力與高度的關係式 W1/A1 + hρg =W2/A2(四)探討流體密度對此系統的影響三、文獻探討(一)內容：對一充滿液體之密閉容器內的液體所施的壓力，必均勻的傳遞到液體中的任何一部份及器壁上，且其值不變這稱為巴斯卡原理。(二)分析：1.靜止的流體內，任何兩點間的壓力差，只與流體的密度以及這兩點的垂直高度差有關。2.因大部分液體的壓縮係數很小，故液面上加壓時，液體的密度幾為常數，因此液體內的任何兩點壓力差，與外加壓力的大小無關。3.但此時液面上的任何點均因外力作用而增加壓力，因此液體中每一點的壓力亦必相對應的增加相同數值，才可保持兩點間的壓力差不變。四、研究設備器材 (主要儀器設備)(一)半徑不同之圓柱體壓克力槽數個,壓克力若干(二)透明橡皮管 (三)三角支撐架(四)酒精溶液,氯化鈉若干克五、研究過程或方式(一)實驗前的步驟：1.水壓機的製作:利用各半徑不同的壓克力圓柱筒、軟泡綿、壓克力板等製作水壓機2.摩擦力的測量：先在各筒壁均勻的塗抹上凡士林以降低摩擦力，再分別在不同半徑 的水壓機的活塞上放砝碼，測出各個活塞對筒壁的最大靜摩擦力。 PS:此後所有的數據皆已先扣除摩擦力，以降低誤差。(二)實驗一：1.實驗目的：探討作用面積比=作用力的比 W1/A1 =W2/A22.實驗過程：以直徑為4cm的壓克力筒作為『施力筒』，在分別與直徑為20cm、24cm、28cm的壓克力筒連接，測量出在同一水平面時不同的作用面積與個別所需的作用力的關係式。(三)實驗二：1.實驗目的：利用兩活塞之一面高度的不同，測出分別需作用在A1和A2的作用力大小；利用壓力公式 P=P0+hρg能使用更小的作用力在施力筒上來舉起更重的重物。 W1/A1+hρg=W2/A22.實驗過程：(1)由(實驗一)可得W1/A1 =W2/A2，所以以下的實驗均採用A1=4cm及A2=20cm的壓克力筒。(2)以支撐架提高A1的高度，使A1有更大的上升空間，以彌補器材的高度不足。(3)當A1的高度與A2的高度相差多少時，分別需在A1及A2上放置多少重物的關係式。(4)先在A1上放置16gw及在A2上放置400gw，此一系統之兩活塞會達同一水平面。(5)固定A1上的法碼重量，再依次改變A2的法碼重量時，A1的活塞便會與A2的活塞有高度差。(四)實驗三：1.實驗目的：由於(實驗一)與(實驗二)所使用之流體都為純水，因位水的ρ=1，所 以h ×ρ = h ×1 = h ，故設計此實驗賴探討ρ對高度的影響。2.實驗過程：(1)在A1上放置16gw及在A2上放置1400gw時，因為W1/A1+hρ g=W2/A2 ，如果流體為水(ρ=1)時會得下式 16/4+ 10 ×1×g= 1400/100，則A1的活塞高度- A2的活塞高度= 10cm 。(2)如改變液體密度時，則A1的活塞高度- A2的活塞高度也會產生變化。六、研究結果：以下是我們的研究結果(一)各個活塞對筒壁的摩擦力克重 面積 4cm2 100cm2 144cm2 196cm2最大靜摩擦力 6 30 36 42(二)實驗一的研究結果1.測量作用面積與作用力的關係式(1)當A1=4cm2與A2=100cm2達同一水平面時次 面積(cm2)比值 A1=4cm2A2=100cm2A1: A2=1:25=1/25W1:W2= A1: A2A1=4cm2 A2=100cm2重量(gw)W1 W21 5 1251/252 10 2501/253 15 3751/254 20 5001/255 25 6251/25(2)當A1=4cm2與A2=144cm2達同一水平面時次 面積(cm2)比值 A1=4cm2A2=144cm2A1: A2=1:36=1/36W1:W2= A1: A2A1=4cm2 A2=144cm2重量(gw)W1 W21 5 1801/362 10 3601/363 15 5401/364 20 7201/365 25 9001/36(3) 當A1=4cm2與A2=196cm2達同一水平面時次 面積(cm2)比值 A1=4cm2A2=196cm2A1: A2=1:49=1/49W1:W2= A1: A2A1=4cm2 A2=196cm2重量(gw)W1 W21 5 2451/492 10 4901/493 15 7351/494 20 9801/495 25 12251/49(三)實驗二的研究結果1.測量高度與作用力的關係式(1)當W1=16gw時 W2與高度(h)的關係式次 高度 (cm) 重量 (gw) A1=4cm2A2=100cm2W1=16gw1 2 6002 4 8003 6 10004 8 12005 10 1400(四)實驗三的研究結果當W1=16gw、W2=1400gw時，A1活塞與A2活塞已有高度差10cm1.不同密度之流體流體 酒精溶液 水 食鹽水溶液密度 0.9 1.0 1.12.流體密度與高度的關係式若密度改變時，但W1及W2不變，則高度差為多少次 密度 高度 (cm)1 0.9 112 1.0 103 1.1 93.流體密度與W2的關係式若密度改變時，要在W2上放置多少克重，才能使高度差為10cm次 密度 W2 (gw)1 0.9 13002 1.0 14003 1.1 1500七、討論(一)當Ａ作用面積為Ｂ作用面積的X倍，則A作用力為B作用力X倍， 但A量為B移動量的1/X倍。(二)小作用力/小作用面積=大作用力/大作用面積(三)若使小作用面積的活塞比大作用面活塞相對高度高，則可以使用較小的力舉起較重的重物。(四)若使一已有高度差的水壓機，如使用密度小的流體，則會使高度差變大；但使用密度較大的流體，則可使高度變小。(五)日常生活中的水壓機，如汽車的碟煞、起重機的油壓裝置，大多都是使用油，而都不使用水或其他流體。八、結論(一)作用力面積與作用力成正比，A1/W1=A2/W2。 水壓機是一種省力但費時的裝置(二)移動量與作用面積成反比。(三)移動量與流體密度成反比。W1/A1 + hρg =W2/A2(四)油壓裝置在這裡不能像水壓機依樣的使用水，因為水蒸發較易且可能含有溶解的空氣，當有空氣存在時，就有可能在管子內行成氣泡或危險的氣塞。九、參考資料及其他牛頓科學研習百科 (物理) 牛頓出版公司高中物理第二冊 國立編譯館流體力學概論 三民書局基礎物理學 (上) 曉園出版社活用物理 徐氏基金會