Поставим простой опыт. На деревянные бруски положим металлическую линейку и на нее поставим металлический цилиндр. Мы увидим, что линейка прогибается, потому что гиря своим весом оказывает на нее давление. Давление, производимое твердым телом, передается только в направлении действия силы. Например, надавим на кнопку – кнопка войдет в доску в направлении нашей приложенной силы, надавим на лопату – лопата войдет в землю. Это свойство твердых тел связано с тем, что молекулы твердого тела сильно притягиваются друг к другу и занимают строго определенное положение.

Поставим еще один опыт. Возьмем пластмассовый стакан и сделаем на нем несколько отверстий. Положим в стакан кусочек льда. Лед – твердое тело, своим весом давит на дно стакана и не оказывает никакого давления на стенки. Но если лед растает, мы увидим, что вода польется не только из отверстия на дне, но и из боковых отверстий. Можем сделать вывод, что вода оказывает давление не только на дно, но и на стенки сосуда, то есть давление в жидкостях передается не только в направлении действия силы, но и по другим направлениям.

Рассмотрим, как передается давление в газах. Возьмем стеклянный сосуд с поршнем, в котором содержится газ (воздух). При вдвигании поршня плотность газа под поршнем увеличивается, а так как молекулы газа слабо взаимодействуют друг с другом и могут двигаться по всем направлениям, они начинают перемещаться, вследствие чего их расположение снова будет равномерным, но более плотным, чем раньше. Давление газа всюду возрастет. Если давление газа под поршнем увеличить на 1 Па, то давление во всех точках внутри газа и давление газа на стенки сосуда тоже увеличится на 1 Па.

Итак, давление, производимое на жидкость или газ, передается в каждую точку без изменения во всех направлениях. Этот закон был сформулирован в 17 веке Блезом Паскалем и носит его имя.

Рассмотрим закон Паскаля на опыте.

Возьмем шар Паскаля. Это полый шар, в котором сделано множество отверстий. К шару присоединена трубка с поршнем. Наполним шар водой и будем постепенно вдвигать поршень. При этом вода польется из всех отверстий по разным направлениям.

Когда мы давим на поршень, поршень перемещается и оказывает давление на поверхность воды. Частицы воды под поршнем уплотняются и передают это давление другим слоям, расположенным ниже. Вследствие подвижности молекул их расположение по всему объему снова будет равномерным, значит, добавочное давление передается в каждую точку жидкости, заполняющей шар. В результате часть воды выливается из шара из всех отверстий. Если же шар Паскаля наполнить дымом, то при движении поршня в трубке из всех отверстий шара будут выходить одинаковые струйки дыма.

Этот опыт подтверждает, что газы и жидкости, в отличие от твердых тел, передают давление в каждую точку по всем направлениям без изменения.

Из закона Паскаля следует вывод: в отличие от покоящихся твердых тел покоящиеся жидкости и газы способны оказывать давление во всех направлениях, то есть не только вниз, но и вправо, влево, вперед, назад и даже вверх.

Убедиться в этом нам поможет опыт. Возьмем широкую стеклянную трубку и пластмассовый диск, к центру которого прикреплена нить (а). Пропустим ее сквозь трубку и сильно натянем, при этом диск прижмется к краю трубки. Получили цилиндрический сосуд (б). Опустим этот сосуд в аквариум с водой. Даже если мы не будем придерживать нитку, дно не упадет (в). Так происходит, потому что вода, находящаяся под диском, давит не только вниз, но и вверх, то есть по всем направлениям, о чем говорит закон Паскаля.

Способность газов и жидкостей передавать давление в каждую точку по всему объему одинаково находит широкое применение на практике. Это, например, гидравлические машины, пневматические инструменты, отбойный молоток, аппараты для очистки и покраски стен. Сжатым воздухом открывают двери троллейбусов, вагонов метро.

Твердые тела передают давление только по направлению действующей силы. Давление, производимое на жидкость или газ, передается в каждую точку одинаково по всем направлениям. Это утверждение называется законом Паскаля. Закон Паскаля объясняется способностью молекул жидкостей и газов перемещаться беспорядочно в разных направлениях.