在炎熱的暑假

狐狸貓與小數蛙相約去海邊浮潛

一到海邊

狐狸貓就迫不及待的想去看海裡的生物

在潛水前

小數蛙提醒狐狸貓

潛下去時

要記得將鼻孔捏緊

然後在水裡吐氣

就能避免耳朵會痛的狀況

小數蛙說：

還記得我們之前學過的壓力定義嗎？

壓力為單位面積上的垂直作用力

在水裡面也是類似的道理

當你潛水潛越深的時候

在你正上方的水量

也會越來越多

此時

水造成的壓力就會越來越大

耳朵會感受到水壓的變化

就造成不舒服的感覺

這時候只要吐氣

可以使得耳內跟耳外的壓力

重新達成平衡

耳朵就不會那麼不舒服了

兩人上岸後

小數蛙說：

剛剛在潛水的時候

我們在不同深度時的壓力不同

但值得注意的是

在靜止液體內

單一物體受到來自四面八方的壓力

卻會相同喔！

小數蛙表示：

就好比我們把一個物體放在地面上

如果物體是靜止的

那就代表物體所受重力

會等於地面對物體的支撐力

因為液體具有流動性

當水壓力

有其中一點不同於其他處壓力的話

從微觀尺度觀察

會發現到液體在該處合力不為零

導致液體會移動

所以在靜止液體中

來自四面八方的壓力均相同

兩人聊著聊著

肚子就餓了

於是拿出原本帶好的泡麵

去附近的商店

借熱水壺加熱水

狐狸貓感到好奇：

為什麼透過水壺外面的水位標示

就可以得知壺內的水位高低呢？

小數蛙要狐狸貓先思考看看

如果將裝水的玻璃杯傾斜

杯裡液面仍會保持水平嗎？

狐狸貓回答：

雖然杯子是斜的

但杯子的液面仍然保持水平

沒錯！

小數蛙繼續說：

既然這樣

傾斜前後

在杯子同個深度的壓力

也都會是相同的

而熱水壺裡面

是將兩個容器連接在一起

使用細管表示水位高低

再以較大容量的容器盛裝熱水

我們剛剛說到

在相同位置處

液面高度相同

代表那裡的水壓也是相同的

你有沒有發現

不論容器粗細、大小和外型

只要底部相通

容器的液面

就會維持在等高處

而這也是我們所稱的

連通管原理

狐狸貓不瞭解

為什麼小活塞

可以只出一點力

就把重物輕易抬起？

於是他請小數蛙解釋

小數蛙說：

那我們玩個比力氣大小的遊戲吧！

準備一個粗口徑

和一個細口徑的針筒

將其內部裝一半的水

然後用充滿水的管子

將它們連接起來

狐狸貓從大針筒施力

小數蛙從小針筒的施力

看誰的活塞被往後推

誰就輸了

狐狸貓說：好啊～

大針筒看起來比較輕鬆

小數蛙

你確定你不要讓我用小針筒嗎？

我力氣可是比你大呢！

小數蛙回應：沒關係～

我最近可是有練肌肉呢！

只見狐狸貓使盡力氣

滿臉通紅的壓著大針筒

針筒裡的活塞一動也不動

反觀小數蛙

卻一派輕鬆的壓著小針筒

試了一陣子後

狐狸貓察覺不對勁

就跟小數蛙說

要交換試試看

狐狸貓拿到小針筒

輕鬆一壓

小數蛙的大針筒就被推開了

狐狸貓覺得很神奇

便請小數蛙趕快跟他說

這到底怎麼做的

小數蛙說：

這一切都跟壓力有關

你有觀察到

不論小針筒或是大針筒

都可以被推動

對吧？

這就表示

在密閉容器中的液體

只要當某處受到壓力作用時

這股壓力

就會以相同大小的量值

傳遞到容器中液體的其他位置

這就是帕斯卡原理

也就是說

當我們在小針筒施加壓力

傳遞到大針筒的時候

也是相同的壓力

而壓力與受力面積成反比

因此

大針筒面積較大

需要花更多的力

才能以相同壓力

抵抗小針筒傳遞過來的壓力

這也是為什麼

小數蛙一開始

要故意給狐狸貓大針筒的關係啦

兩人就在歡樂的對談下

度過了愉快的浮潛之旅

最後　就由狐狸貓來為大家複習學習到的內容吧

在靜止液體狀態下

只要深度越深

壓力就會越大

一個物體在靜止液體中

受到來自四周的壓力大小均相等

而連通管原理

是任何粗細、大小和外型的容器

只要底部相通

容器的液面都會維持在等高處

帕斯卡原理

則是在密閉容器中的液體

當某處受到壓力作用時

會將此壓力

以相同大小

傳遞到容器中的其他液體中

又到了想一想的時間

水壩的形狀

為什麼要蓋這樣呢？

歡迎留言告訴我們你的想法喔！