軏記 Dua Bazo

突然發現已經三個禮拜沒更新紅色聯盟了
不要再編織美麗的藉口了，簡單說就是，還沒打完字，請大家再等一個禮拜
僅科會真的好寫多了，所以這次先來僅科會吧
今天要說的是液壓，對應到國中理化八下最後一章

幫大家回想一下基本公式：壓力=力除以面積
很好理解吧？同面積裡施力越大壓力當然越大囉
而由於液體能施的力來自地心引力，因此液壓=重量除以面積
地球上的重量=質量=(體積)X密度
=(底面積X液體深度)X密度
公式變成了：液壓=(面積X深度X密度)除以面積
=深度X密度

終於打完了，有看懂嗎？
要注意的是，由於一開始的公式推導提到「液壓=重量除以面積」
因此後來公式改用密度應該要用重量密度(即kgw/m3)
但是，事實上為了方便計算，重量密度也可換成重力密度(即N/m3)
N是牛頓，是計算力的單位

重力密度需要簡單的背誦：
淡水：9800N/m3
海水：10000N/m3

大家有沒有覺得改為重力密度好像更麻煩了，數字變好大
事實上，方便的地方是，壓力有一個單位，叫做巴斯卡(Pa)，簡稱巴
1巴=1N/m3；1千巴(kPa)=1000巴=1000N/m3
因此使用也帶有牛頓(N)為單位的重力密度來計算壓力，能免去單位換算成巴時的麻煩

來個例子吧！一公尺深的海水，每平方公尺的壓力是多少？
10000N/m3(海水的重力密度)X1m(深度)=10000N/m2=10000巴=10千巴
用重力密度真的很方便，對吧？

練習一下吧！一公尺深的淡水，每平方公尺的壓力是多少？








答：9.8千巴
9800N/m3(海水的重力密度)X1m(深度)=9800N/m2=9800巴=9.8千巴

好啦！計算到快昏了！今天到底是要講甚麼呢？
要講一個荷蘭的小故事：
在很久很久以前，有一個荷蘭男孩叫作漢斯
有一天他走在路上，看到堤防破洞了(彷彿看到了死神！)
他就伸出了他的一根手指，伸到洞裡，剛好填滿了洞，水不再流進來
他在在那裏擋水，直到晚上被人發現為止(還活著！)

有人說這是美國小說家虛構的故事
我們姑且不論是真是假，用液壓計算來算出那個小洞的壓力吧
根據觀念物裡作的條件設定，小洞大小為一平方公分(0.0001m2)，並位於水面下1公尺(相當合理)
千萬不要以為他用一根手指擋住了整個大西洋，液壓一定大的驚人，事實上...

首先，因為是海水，剛剛已經計算過了，一公尺深的海水壓力是10千巴
但是要加上氣壓，因為空氣會對任何東西施壓，正常氣壓是101.3千巴
因此總壓力是111.3千巴

大家可能對這個數字每甚麼感覺，所以我們把它還原成究竟有多少力
壓力=力除以面積，因此力=壓力X面積
力=111.3X0.0001=11.13N

1kgw=9.8N
因此可看出，漢斯所需要施的力比一公斤重再大一些
你有辦法用一隻手指稱起重一公斤多的東西嗎？
我不知道，你可以試試看

故事到底是真是假，僅科會不下斷論
只是告訴大家，撐住整個大西洋，其實只要一公斤多的力就行了。





參考資料：觀念物理3(2001)