浮力定律(阿基米德原理浮力)
让我们从一个小问题开始:
有一个小池塘,里面漂浮着一只载着石头的船 。如果往池塘里放石头,池塘的水位会有什么变化?是上升,下降,还是不变?
【阿基米德定律浮力 浮力定律】
这是一道简单的中学物理题,涉及到浮力定律的知识,而今天的文章就是介绍浮力定律的由来以及一些比较深刻的思想 。
公元前287年,阿基米德出生在意大利西西里的雪城 。由于他的才华和高贵的出身,他被送到当时的文化中心亚历山大,与几位数学家(如大数学家欧几里德的学生埃拉托·塞塞)一起学习 。这一学习经历为阿基米德日后的成就奠定了基础 。
相传,有一次雪城的国王想铸造一顶纯金的王冠,于是他请了中国最好的工匠来完成这个任务 。但当王冠完成后,国王怀疑王冠是否掺假,说是纯金,但如何证明呢?如果里面混合了一些其他的金属呢?
所以国王命令大臣们解决这个问题,因为他们知道人类的科学水平已经落后了两千多年 。然而,这个简单的问题让所有人都束手无策,于是他想到了当时伟大的科学家阿基米德(阿基米德也是国王的亲戚),请他帮忙解决这个问题 。
要知道皇冠是否掺假,最直接的方法就是把皇冠割下来看看它的内部状况,但这样皇冠就会被毁掉 。显然,这种方法是行不通的,那么我们还有什么其他方法可以在不破坏皇冠的情况下知道皇冠是否掺假呢?虽然阿基米德很有学问,但这个问题也让他坐立不安 。
随着向国王报告的日期越来越近,这个问题的解决方案仍然不确定 。经过多日不眠之夜,阿基米德的胡子和衣服都脏了,于是阿基米德决定先洗个澡,然后向国王说明情况 。
阿基米德沉思着走进浴桶 。正当他慢慢躺下,看着浴缸的水慢慢从桶里溢出时,他以为溢出的水的体积等于他身体浸入水中的体积 。突然阿基米德愣住了,跳下水桶,朝宫殿跑去,大喊:找到了!我找到了!
来到宫殿的阿基米德高兴地对国王说,我终于找到了问题的关键 。所以让身边的侍从拿三样东西,即金、冠、银,这三样东西的质量是相等的 。然后,带三壶水,放入水中 。只有三盆水溢出 。阿基米德让侍从把三个溢出的水分别捡起来,并问国王和大臣们:你们看到这三壶水有什么不同吗?大家回答:没什么区别,只是三份水的体积不同 。
阿基米德笑了:是的,这三卷水都不一样,这正好说明皇冠不是纯金做的,而是和其他金属混在一起的 。
阿基米德进一步解释:我们都知道,每种物质都有自己的密度,金和银的密度是不同的 。在质量相等的情况下,不同的密度反映在物体的不同体积上,这很容易理解 。一个物体放入水中,必然会占据一部分水的体积,这个体积自然就是物体本身浸入水中的体积,也是溢出水的体积 。
知道了这一点,我们就可以判断皇冠是否掺假了,因为我带来的金块和皇冠一样重,因为都是黄金,所以每个人的密度都是一样的,所以体积也是一样的 。然后放入水中后,溅出的水体积应该是一样的,但事实并非如此,所以只能说明皇冠不是纯金做的 。
听到这个解释,国王和公众都表示敬意 。这个方法真的很高 。
然而,阿基米德并没有就此止步 。毕竟他只是用了一个物体排出的水的体积等于自己浸入的水的体积这个常识 。物体在水中的浮力与什么有关?
研究发现,当阿基米德沉入水中时,如果用天平在水中称量物体,会发现它的重量比空空气中的重量减轻了,减轻的重量正好等于溢出的水的重量 。
经过多次实验,阿基米德提出了著名的浮力定律:物体在液体中的浮力等于它所排开的液体的重量 。
以上就是阿基米德发现浮力定律的故事 。虽然这个故事的真实性值得怀疑,但浮力定律最早是由阿基米德提出的,并在他的《浮体论》一书中进行了解释 。
然而,这篇文章还没有结束 。在前几段,我们也说了一些比较深刻的思想 。那么这是什么思维呢?我们先来看一个典故 。
相传三国时期,有人给曹操进贡 。曹操和其他官员从未见过这种动物 。看着巨大的身躯,他们想知道这头大象的重量 。但是,因为大象的体型太大,通常使用的秤无法称重,大家都很困惑 。
这时,曹操的小儿子曹冲说:我有个主意 。
把大象带到一个小湖,准备一条船,让大象先上船 。这时,船会下沉并在上面雕刻水位 。之后,将大象移出,向船上添加石块,当船再次下降到之前雕刻的水位时,停止添加石块 。这时,船上石头的总重量就是大象的重量 。
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