书城科普读物世界大发现纪实系列丛书-自然世界的奇迹(上)
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第24章 液压机之父

上海重型机器厂有一台万吨水压机,具有万吨的力气。它站在40米高的厂房中央,用4根粗壮的柱子抓住地面,光那柱子就有18米高,比普通的四层楼还要高。

看!万吨水压机把一个近百吨重的大钢锭像揉面团那样“揉”来“揉”去,钢锭经过这样的锻压,内部组织就会变得又紧密又均匀,增强它的韧性和机械强度。

万吨水压机能产生1.18×108牛的压力,它的“体重”却只有2.16×107牛。这个钢铁大力士的力气完全是从水里来的,水是大力士的血液。

1623年,一个名叫布莱斯·帕斯卡的小男孩在法国出生了。帕斯卡年幼时就好问为什么,他对数学和物理特别感兴趣,16岁时在几何学上就有了发现。

帕斯卡最爱通过实验来提出自己的新见解。

在日常生活中,我们常常见到,没有灌水的水龙带是扁的。水龙带接到自来水龙头上,灌进了水,就变成圆柱形了。如果水龙带上有几个眼,就会有水从小眼里喷出来,喷射的方向是向四面八方的。你想过这是为什么吗?水是往前流的,为什么能把水龙带撑圆?

帕斯卡注意到了这类现象。他想,也许那水对四面八方都有压强吧?他首先设计了一个实验。这个实验,现在老师还常常在课堂上向同学们演示——它叫“帕斯卡球”实验。

帕斯卡球是一个壁上有许多小孔的空心球,球上连接一个圆筒,筒里有可以移动的活塞。把水灌进球和筒里,向里压活塞,看!水从各个小孔里喷射出来了,成了一支“多孔水枪”。

帕斯卡球的实验证明,液体能够把它所受到的压强向各个方向传递。水龙带灌满水以后变成圆柱形,就是因为水龙带里的水把自来水里的压强传递到了带壁各个部分的结果。这可是一大发现。

细心的帕斯卡并没有就此结束他的研究。他又多次做实验,研究哪个孔喷出去的水最远?啊,并没有射得特别远的,距离都差不多。这说明,每个孔所受到的压强都相同。

认真的观察使帕斯卡发现了液体传递压强的基本规律:

加在密闭液体上的压强,能够按照原来的大小由液体向各个方向传递。

这就是著名的帕斯卡定律。所有的液压机械都是根据帕斯卡定律设计的,帕斯卡可谓液压机之父了。

水压机的原理就像一个帕斯卡球。它的两端各有一个活塞,顶部活塞小,它的面积假定是1厘米2;底部的活塞大,它的面积是100厘米2。

现在,我们在小活塞上加上980牛的压力,活塞便把这980牛的力传到活塞底部,在底部产生的压强P1=F1/S1=980牛/厘米2,这时小活塞便把P1这个压强传给容器内的密闭液体了。根据帕斯卡定律,容器里的液体能够把这980牛/厘米2的压强大小不变地向四面八方传递,这样,大活塞底部所受的压强也应当是980牛/厘米2了。那么,大活塞受到的压力应当是多少呢?

因为大活塞的面积是100厘米2,所以:

F2=P1·S2

推拉机械装置,于是巨大的液压机械爪便能挖土,自动卸车斗也会在液压推动下翻起料斗,而灵巧的机器人则可以利用液压传动做工!