2. Физика жидкостей и газов

Гидростатика средних веков ничем существенно не отличалась от гидростатики Архимеда. Более того, схоласты вернулись к представлениям Аристотеля, согласно которым способность тела плавать зависит от его формы. Галилей возродил теорию Архимеда о плавании тел и предложил новое доказательство его закона, основанное на применении принципа возможных перемещений в элементарной форме.

Еще раньше Галилея исследованиями по гидростатике занимался Стевин, будучи инспектором водяных и сухопутных сооружений. Стевин установил, что давление на дно сосуда зависит только от высоты уровня воды и не зависит от формы сосуда. Он определил также давление воды на боковые стенки сосуда и доказал, что оно зависит только от высоты уровня воды. Наконец, он исследовал вопрос о равновесии плавающих тел.

Дальнейшее развитие гидростатика получила в трудах французского ученого Блеза Паскаля (1623—1662). Паскаль установил известный закон, носящий его имя. Он решил также задачу сообщающихся сосудов и разработал принцип гидростатического пресса.

В XVII в. появляются первые работы по гидродинамике. Торичелли, применяя к жидкостям исследования Галилея о падении тел, вывел формулу для скорости воды, вытекающей из малого отверстия, в зависимости от уровня воды.

Кроме физики жидкостей с начала XVII в. начинает развиваться и физика газов — область, которая почти совсем не была развита в древности и в средние века. Галилей опроверг теорию «боязни пустоты» Аристотеля. Исследование этого вопроса было вызвано наблюдениями над работой всасывающего насоса, который выкачивает воду из колодца только в том случае, если его глубина не превышает примерно 10 м. Анализируя это явление, Галилей показал, что «боязнь пустоты» в природе ограничена.

Торичелли и Паскаль развили учение об атмосферном давлении. Торичелли в 1643 г. проделал свой первый опыт с трубкой, наполненной ртутью, и пришел к заключению о возможности существования пустоты, а также измерил величину атмосферного давления.

Факт получения вакуума (торичеллевой пустоты) также послужил доказательством несостоятельности тезиса Аристотеля о том, что «природа боится пустоты».

После того как опыт Торичелли стал известен в Европе, Декарт высказал мысль, что атмосферное давление должно уменьшаться с высотой и что это можно проверить, проделав опыт на вершине горы. Такой опыт проделал Паскаль и установил, что действительно высота ртутного столба с подъемом уменьшается. Опыты Торичелли и Паскаля привели к изобретению нового прибора — барометра, который быстро распространился в Европе и стал применяться для метеорологических исследований.

Торричелли усовершенствовал термоскоп Галилея и создал спиртовой термометр. Он впервые установил, что ветер – это движение воздушных масс, возникающее из-за разности атмосферного давления.

Немецким ученым Отто Герике (1602—1686) был изобретен воздушный насос. Впоследствии Герике усовершенствовал этот вначале весьма примитивный насос и с его помощью проделал целый ряд опытов. Одним из них был известный опыт с «магдебургскими полушариями», проведенный Герике в 1654 г. в Магдебурге. Применяя свой насос, Герике определил удельный вес воздуха, взвесив стеклянный шар сначала с воздухом, а затем пустой. Герике также выяснил, что звук не может распространяться в безвоздушном пространстве.

Воздушный насос был в дальнейшем усовершенствован английским физиком и химиком Робертом Бойлем (1627—1691), проделавшим с его помощью целый ряд исследований над свойствами воздуха, которые его привели к открытию закона зависимости давления воздуха от объема. Независимо от Бойля этот закон был открыт Мариоттом (закон Бойля-Мариотта).