為什么液壓機能產生極大的力

金仲輝

讀者小川問：“最近學校附近的工地開工了，時常見到吊車等重型機械進行施工作業，吊車利用吊臂能夠輕易吊起數十噸重的工程材料.聽老師說吊車是利用液壓原理工作的.除此之外.工程機械上所使用的液壓機也是利用同樣原理工作的.我想知道.為什么液壓機可以產生很大的力？這和課堂上學的液體壓強有什么關系？”這是一個非常好的問題，液壓相關知識屬于高等教育階段工科機電類專業的必修內容，液壓系統在現代工程機械中有著非常廣泛的應用，這里所說的液壓原理涉及了一個重要的物理學定律——帕斯卡定律.

在課堂上我們已經學習，在靜止液體內等高點具有相同的壓強.而兩點之間的壓強差，僅由液體密度和兩點之間的高度差所決定.由于液體具有流動性，在密閉容器中.液體的某一部分壓強發生變化，將大小不變地向各個方向傳遞，由此可得到帕斯卡定律，它通常表述為：作用在密閉容器中液體上的壓強等值地傳到液體各處和器壁上，

圖1繪出了液壓機工作原理的示意圖，液壓機由一個連通器組成，其中左、右兩端活塞的面積分別為S1、S2，且S2=10S1，在左端活塞上施加一個豎直向下的力F1，右端活塞上就會產生一個豎直向上的力F2.根據帕斯卡定律，在該系統左端活塞上施加一定的壓強.必將在右端活塞上產生大小相同的壓強增量.由于壓強等于壓力除以受力面積，即F1/S1=F2/S2，于是可得F2=F1.S2/S1.由于S2=10 S1，則F2=10F1.這就是液壓機能夠產生很大的力的緣故.

帕斯卡（如圖2）1623年出生于法國.在物理學方面.他的主要貢獻在于對大氣壓強和液體靜力學的研究.特別是提出了以他名字命名的帕斯卡定律.帕斯卡不僅僅是一名物理學家.還是一名杰出的數學家.17歲時帕斯卡就提出了射影幾何中的帕斯卡原理.20歲左右設計并制造出歷史上第一架機械計算器.31歲提出二項式展開系數的三角形排列表.即帕斯卡三角形排列法，他還和法國另一位數學家費馬共同奠定了概率論的基礎.除此之外，他在哲學方面也有不少著作.不幸的是，帕斯卡從小體弱多病，這妨礙了他在科學研究方面取得更多成就.1662年帕斯卡逝世.終年39歲.為了紀念帕斯卡對研究大氣壓強所作出的貢獻.壓強單位帕斯卡就是以他名字命名的.

賈任編輯 林洋