流体静力学

同样的故事在流体力学方面重复发生，当史蒂文纳斯和伽利略首先出现在历史舞台上时，这门科学还停留在阿基米德时代。

亚里士多德派教导说，物体的形状决定它沉或浮。例如一根针，或一片树叶浮在水面上，而一个方块或一个球则沉入水底。阿基米德要更加进步一些，他的皇冠实验基于密度或金属的“比重”，阿基米德知道，是这些特质而非形状决定一个物体在液体中的沉浮。阿拉伯人熟知这个观点，并已经确定了很多物体的比重。

伽利略现在要郑重进行一个简单的实验，要一劳永逸地解决这个问题。他将一个蜡球沉入一箱水的底部，然后向液体中加入盐以增加密度。当密度增加到一定值的时候，就会看见蜡球浮到液面上。因此，一个物体之所以浮或沉，不是因为其形状，而是因为它与所沉没的液体的密度之比。

史蒂文纳斯现在研究了大量流体内部的情况。流体物质可以分类，笼统地说，比如分类成黏性液体，如沥青或糖浆，和非黏性液体如水或果酒。后一种流体没有黏性，因而可以看到，当液体静止时，每一点都会有固定的压力，这是液体施加在每一个单位表面面积上的力，而无论该区域的方位。这个每一点都是固定压力的观点通过阿基米德首先引入科学，后来由列奥纳多复活。史蒂文纳斯现在显示，一个完全非黏性液体上的任何一点的压力仅仅取决于该点上面的液体“压头”，所以在海面下10英尺处的两个点的情况完全相同。这个规律为所谓的“流体静力学佯谬”提供了一个简单的解释——液体对容器底表面的压力仅仅取决于表面的面积和在水面下的深度，而不取决于容器的形状。史蒂文纳斯证明这些规则的方法是，将合适的盘子贴入容器的底表面，然后测量需要什么样的拉力将它逆着水压提起。通过用不同形状的容器实验，他验证了上面的结论。通过一个如图5-5中带有一个长而窄的管道的容器，少量的水可以施加出很大的压力。史蒂文纳斯评论说，1磅[2]的水可以通过这种方法施加出10000磅水的压力，这个原则应用于机动车的液压油缸和液压制动系统。

图5-5

通过这种方式，水力学有了坚实的理论和实验基础，尽管主要的发展要等到一个世纪后才出现。