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压力是物理学中的重要概念,定义为垂直作用在物体表面上的力与接触面积的比值。压力的计算公式是P等于F除以A,其中P表示压力,F表示作用力,A表示接触面积。当作用力增大或接触面积减小时,压力都会增大。
压力的国际单位是帕斯卡,简称Pa,定义为每平方米受到一牛顿的力。除了帕斯卡,还有其他常用单位:一个标准大气压等于101325帕斯卡,一毫米汞柱等于133.3帕斯卡,一巴等于十万帕斯卡。图表显示了不同情况下的压力值对比,帮助我们建立压力大小的直观概念。
液体压力有一个重要特点:液体内部的压力随深度增加而增大。液体压力的计算公式是P等于ρgh,其中ρ是液体密度,g是重力加速度,h是深度。从演示中可以看到,随着深度增加,各点的压力值逐渐增大,这就是为什么深海潜水需要特殊装备的原因。
大气压力是由地球大气层的重量产生的压力。标准大气压等于101325帕斯卡。托里拆利通过水银柱实验首次测量了大气压,在标准条件下水银柱高度为760毫米。大气压力随海拔高度增加而减小,这就是为什么在高山上会感到呼吸困难的原因。
压力原理在日常生活和工程中有广泛应用。液压系统利用帕斯卡原理,通过液体传递压力,实现力的放大。图中展示的液压千斤顶就是典型例子:在小活塞上施加小力,通过液体传递压力,在大活塞上产生大力。类似原理还应用于汽车刹车系统、挖掘机、注射器等设备中。