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パスカルの法則（パスカルの原理[ 1 ] [ 2 ] [ 3 ]または流体圧力伝達の原理とも呼ばれる）は、流体力学の原理であり、閉じ込められた非圧縮性流体内の任意の点での圧力変化は、流体全体に伝達され、あらゆる場所で同じ変化が生じることを述べている。 [ 4 ]この法則は、フランスの数学者ブレーズ・パスカルによって1653年に確立され、1663年に発表された。 [ 5 ] [ 6 ]
パスカルの原理は次のように定義される。
静止状態にある密閉された非圧縮性流体内の任意の点における圧力変化は、流体全体にわたってあらゆる方向のすべての点に均等かつ減衰することなく伝達され、圧力による力は囲い壁に対して直角に作用する。
均一な重力下にある流体柱（例えば油圧プレス内）の場合、この原理は数学的に次のように表すことができます。
どこ
この公式を直感的に説明すると、2つの高さ間の圧力変化は、その高さの間にある流体の重さによるものです。高さによる変化は、追加の圧力には依存しないことに注意してください。したがって、パスカルの法則は、流体の任意の点に加えられた圧力変化は、流体全体に減衰することなく伝達されると解釈できます。
振動するU字管に水を満たし、両端にピストンを配置すると、左側のピストンが加える圧力は液体全体に伝わり、右側のピストンの底に伝わります。（ピストンは、管の中で自由に、しかしぴったりとスライドできる「栓」のようなものです。）左側のピストンが水に加える圧力は、水が右側のピストンに加える圧力と完全に等しくなります。. 使用することで私たちは右側のチューブの幅を50倍にすると仮定します。 左ピストンに1 N の負荷が加わると(荷重の重さによる追加の圧力が液体全体に伝わり、右ピストンに作用します。右ピストンにかかるこの追加の圧力により、上向きの力が生まれます。これは左側のピストンにかかる力の50倍です。力と圧力の違いは重要です。追加の圧力は、より大きなピストンの全面に作用します。面積が50倍なので、より大きなピストンには50倍の力が作用します。したがって、より大きなピストンは50Nの 荷重を支えることになります。これは、小さなピストンにかかる荷重の50倍です。
このような装置を使えば力を増幅できます。1ニュートンの入力で50ニュートンの出力が得られます。より大きなピストンの面積をさらに大きくする（または小さなピストンの面積を小さくする）ことで、原理的には力を任意の量だけ増幅できます。油圧プレスの動作はパスカルの原理に基づいています。油圧プレスは、移動距離の減少が力の増加を相殺するため、エネルギー保存則に違反しません。小さなピストンが100センチメートル下に移動すると、大きなピストンはその50分の1、つまり2センチメートルしか上昇しません。入力力に小さなピストンの移動距離を掛けたものは、出力力に大きなピストンの移動距離を掛けたものと等しくなります。これは、機械式レバーと同じ原理で動作する単純機械のもう1つの例です。
気体と液体に対するパスカルの原理の典型的な応用例は、多くのガソリンスタンドで見られる自動車リフト（油圧ジャッキ）です。空気圧縮機によって生成された空気圧は、空気を通して地下貯油槽内の油面に伝達されます。油は、今度はその圧力をピストンに伝え、自動車を持ち上げます。ピストンに作用する比較的低い圧力は、自動車のタイヤ内の空気圧とほぼ同じです。油圧は、非常に小型のものから巨大なものまで、現代のさまざまな装置に利用されています。例えば、重荷重を扱うほとんどすべての建設機械には、油圧ピストンが使用されています。
その他の用途：
パスカルの樽は、 1646年にブレーズ・パスカルが行ったとされる静水力学の実験の名前である。[ 9 ]この実験では、パスカルは（それ以外は密閉された）水で満たされた樽 の中に長い垂直の管を挿入したとされている。垂直の管に水を注ぐと、静水圧の上昇により樽が破裂した。[ 9 ]
この実験はパスカルの現存する著作にはどこにも記載されておらず、19世紀のフランスの著述家によって彼に帰せられた偽作である可能性があり、彼らの間ではこの実験はクレヴ・トノー（「樽を壊すもの」）として知られています。[ 10 ] それにもかかわらず、この実験は多くの初等物理学の教科書でパスカルと関連付けられています。[ 11 ]
