Скорее всего вы много раз слышали, что давление в жидкости распространяется равномерно и во всех направлениях. Это, если что, закон Паскаля. Он сформулирован, как это не удивительно, французским учёным Блезом Паскалем в 1653 году.
Звучит это так:
Давление, производимое на жидкость или газ, передаётся в любую точку без изменений во всех направлениях.
И, в большинстве случаев, на поставленный в заголовке статьи вопрос школьный учитель или прилежный ученик ответили бы именно так.
Почему давление в жидкости распространяется во все стороны равномерно? - Хех, ну так это же закон Паскаля, а ещё нам шприц показывали с шариком на конце. Когда на поршень нажимают, то из продырявленного шарика вода хлещет во все стороны с одинаковой интенсивностью, что демонстрирует равномерное распределение давление в самой жидкости.
И да, это очень важное свойство такой системы, потому что без этого было бы невозможно заставить гидравлический пресс и похожие механизмы.
Но мы пойдём дальше и разберем физическую причину такого поведения системы. Если в статьях по квантовой физике на канале я обычно говорю, что следует аккуратно выбирать механические аналогии, то тут такая логика сработает очень хорошо. Но, обо всём по порядку.
Надавите на поршень, и эта сила не просто поглощается жидкостью. Она передается, происходит пульсация энергии, по всему объему. Каждая частичка, каждая капля ощущает одинаковое давление со стороны системы и передаёт это дальше. По сути работает старая добрая механика Ньютона. Это эффект домино или цепная реакция, которую невозможно остановить.
Представим себе, что каждая частичка жидкости является шариком, окруженным пружинками. Таких шариков, само собой, очень много. Пружинки не просто располагаются вокруг шарика. Они ещё и цепляются друг за друга, образуя связи.
Эти связи ведут себя хитрым образом. Они не просто удерживают частицы рядом, образуя такие свойства как вязкость и текучесть, но и отталкивают своё окружение. Если сводить объекты как можно ближе, то в какой-то момент они начнут "распрыгивать".
Если мы "нажимаем" на жидкость в свободном пространстве (скажем, в реке), то этот векторный поток расходится во все стороны и теряет своё направление по мере расходования энергии. Никакого давления тут не появляется. И очевидно, что про давление мы можем говорить, если объем замкнутый. Опять вспоминаем поршень из школьного примера.
Когда вы начинаете уменьшать замкнутый объем, занимаемый жидкостью (кстати, жидкости почти несжимаемы), ощущается тот самый нажим.
Равномерность распространения давления обеспечивается тем, что частички жидкости упираются в стенки сосуда и отталкиваются от них обратно, распределяя силы внутри этой системы равномерно и передавая её и другим частичкам.
Вернемся к примеру с шариками и пружинками. Когда вы нажмете на один из шариков в таком ассорти, то пружины сожмутся в итоге равномерно во всей системе. Невозможно представить себе сценарий, при котором подвижные опоры каждой такой частички сжимались бы неравномерно. Система подвижных связей всё равно выравнивается. Также поведут и атомы, из которых устроена жидкость.
В итоге в замкнутом объеме силы в жидкостях и газах действительно будут распространяться равномерно во всех направлениях.
⚡ Обязательно подпишитесь на Telegram проекта! Там самое интересное по теме.
✅ Поддержать проект монеткой или задать вопрос можно тут! Здесь же я публикую фрагменты будущей книги, которую могут читать подписчики
👉💖 Ставьте лайки материалу, подписывайтесь на проект!