Як гідростатичний тиск призводить до появи виштовхувальної сили?

Вище було встановлено, що верхні шари рідини тиснуть на нижні через свою тяжкості. У XVII столітті Блез Паскаль, вивчаючи поведінку рідин і газів, встановив, що якщо чинити на них тиск, то вони його передають однаково по всіх напрямах. Рідини здійснюють цю передачу без втрат через їх нестисливості, а гази – з втратами на стиск самого газу.

Описаний закон Паскаля грає ключову роль в розумінні природи виникнення виштовхувальної сили на тіло, занурене в текучу субстанцію. Припустимо, що у нас є кубик, виготовлений з певного матеріалу. Якщо занурити цей кубик в субстанцію (рідина, газ), то на нього почне діяти статичний тиск. Він буде діяти на всі грані куба перпендикулярно ним. Результуючий вектор тиску на бічні грані дорівнює нулю. На нижню грань буде діяти тиск вгору. А на верхню – вниз. Причому перше по модулю буде більше другого, оскільки нижня межа знаходиться на більшій глибині. Застосовуючи формулу для сили через тиск, можна записати наступний вираз:

F = (P2 – P1) * S = ρl * g * S * (h2 – h1) = ρl * g * Vs

Тут S – площа грані, h2 і h1 – глибини, на яких знаходяться нижня і верхня межі куба відповідно, Vs – об’єм куба. Величина F називається силою виштовхує.