❶ 將未裝滿水且密閉的礦泉水瓶,先正立放置在水平桌面上,再倒水放置,如圖所示。兩次放置時,
盡管這個問題可能已經被討論過無數次,但我還是覺得有必要糾正一些可能存在的誤解,以免造成混淆。為了更清晰地解釋這個問題,我繪制了一張簡單的示意圖,如下所示。在圖中的A和B兩部分,水量是相同的,因此它們所受到的重力也是相同的。然而,為什麼它們產生的壓力會有所不同呢?請仔細觀察B部分,由於礦泉水瓶是帶有縮口的結構,當倒置時,一部分水的壓力會作用在縮口的瓶壁上,如圖中的箭頭所示。而在A部分,壓力則是完全作用在瓶底上的,所以FA大於FB。
接下來,我們需要了解壓強是如何產生的。壓強僅與液體垂直方向的深度有關,前提是液體的密度和重力加速度保持不變。顯然,B部分的液體深度大於A部分的,因此pA小於pB。
進一步延伸這個概念,如果A和B中的液體量不同,但液面位置相同,也就是液體深度相同,那麼它們的壓強會是哪個更大呢?答案是,它們的壓強是相等的,即pA等於pB。可能有人會提出異議,認為壓強等於壓力除以面積,而B部分的受力面積較小,怎麼會相等呢?但別忘了,我們已經討論過,B部分瓶蓋所受的壓力並不等於全部液體的重量,而是有一部分由瓶壁承受。因此,B部分的壓強只與瓶蓋面積內的垂直方向上的液體深度有關。所以,無論瓶蓋的大小如何,瓶子的大小如何,只要是液體深度相同,那麼壓強值就是相等的。
希望這樣的解釋能夠幫助大家理解,也希望能夠讓大家舉一反三。順便一提,我並非教師,但我的父母以前都是物理老師,因此我對物理還是有一定信心的。