浮力定律,科学史话:阿基米德和浮力定律

先来一个小问题:

有一个小池塘,一艘载有石块的小船漂浮其中,如果将石块投入池塘里,那么池塘的水位会怎样变化?是上升,下降,还是不变呢?

科学史话:阿基米德和浮力定律

这是一道简单的中学物理题,涉及浮力定律这一知识点,而咱们今天这篇文章就是介绍浮力定律的由来,以及一些更加深刻的思考

公元前287年,阿基米德出生于意大利西西里岛的叙拉古,由于天资聪慧加上出生贵族,他在少年时期被送去了当时的文化中心——亚历山大城,跟随数位数学家学习(比如埃拉托塞,他是大数学家欧几里得的学生),这段求学经历为阿基米德日后的成就奠定了基础。

科学史话:阿基米德和浮力定律

相传有一次叙拉古的国王想要铸造一枚纯金的皇冠,于是让国内最好的工匠来完成这个任务,可是等到皇冠做好了以后,国王却怀疑这个皇冠是否掺了假,说是纯金的,但如何证明呢?要是再内部掺上一些其它金属怎么办?

于是国王下旨让众大臣解决此事,要知道两千多年人类的科学水平是非常落后的,这个简单的问题却让众人一筹莫展,国王无奈,于是便想到了当时的大科学家阿基米德(阿基米德同样也是这位国王的亲戚),让他来帮忙解决这个问题。

想要知道皇冠是否掺假,最直接的办法就是将皇冠切开,看其内部状况,但这样一来皇冠也就被破坏了,显然这个办法是行不通的,那么还有什么办法可以在不破坏皇冠的前提下,知道皇冠是否掺假了呢?阿基米德虽然学问非常高,但这个问题却也让其寝食难安。

随着距离向国王报告的日期越来越近,这个问题的解决还是没有眉目,多天的废寝忘食使得阿基米德胡子拉碴,衣服也是脏兮兮的,于是阿基米德决定先去洗一把澡,之后再向国王说明情况。

科学史话:阿基米德和浮力定律

阿基米德伴着沉思走进洗澡的大水桶,就在他缓缓躺下,看着那慢慢溢出水桶的洗澡水时,想到这溢出的水的体积等于自己浸入水中身体的体积,突然阿基米德愣住了,转而跳出水桶,朝着皇宫狂奔而去,一边跑一边大叫:找到啦!找到啦!

来到皇宫的阿基米德欣喜的向国王说道:我终于找到问题的关键了。于是让周围的侍从取来三样东西,分别是:黄金、皇冠、白银,并且这三样东西的质量是相等的,再端来三盆水,将这三样东西放入水中,只见三个盆子中都有水溢出来,阿基米德叫侍从将三份溢出来的水分别装取起来,向国王和众大臣问道:大家看这三份水有什么不一样的地方?众人回答道:看着没什么区别啊,只是三份水的体积各有不同

阿基米德笑道:没错,这三份水的体积都不相同,而这恰恰说明了皇冠并非纯金打造,而是内部掺了其它金属。

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,黄金和白银的密度是不相同的,而在质量相等的情况下,密度不同就体现为物体的体积不一样,这是很容易理解的。而物体放入水中势必要占取水中的部分体积,而这个体积自然是物体自身浸入水中的体积,同样也是溢出水的体积。

知道了这点,我们就可以借此来判断皇冠是否掺假了,因为我拿来了和皇冠等重的金块,因为都是黄金,因此大家的密度是一样的,所以体积也是一样,那么再放入水中后,溢出水的体积理应是一样的,但事实却不是这样,那么只能说明一点,皇冠并非由纯金打造

听到这样的解释,国王以及众大众无不啧啧称赞,这样的方法实在是高。

科学史话:阿基米德和浮力定律

不过阿基米德并没有就此停步,毕竟只是利用了物体排开水的体积等于自身浸入水的体积这条常识,而物体在水中受到的浮力到底与什么有关呢?

阿基米德发现当一块物体沉入水中时,如果用秤在水中称量那块物体,会发现它的重量相比于空气中减轻了,而减轻的那部分重量,恰好与溢出水的重量相等。

在经过多次实验后,阿基米德就提出了著名的浮力定律:物体在液体中受到的浮力,等于其排开液体的重量

上面就是阿基米德发现浮力定律的故事,虽然故事的真伪性值得怀疑,但浮力定律的确是由阿基米德第一个提出,在他的著作《论浮体》有过讲解。

不过本文并未结束,在开头的几段中我们还说过有一些更加深刻思考,那么这个思考是什么呢?先再来看一则典故。

相传在三国时期,有人给曹操进贡了一头大象,曹操和百官们都没有见过这种动物,看着庞大的身躯,便想知道这头大象的重量,可是因为大象的体型过于庞大,平常用的秤都没法称量,大家都很犯难。

此时曹操年幼的儿子曹冲却说道:我有办法。

将大象带到一个小湖旁,准备一艘船,先让大象上船,此时船身定会下沉,在船身上刻下水位;之后将大象移出,再往船上增添石块,待到船身再次下降到之前刻下的水位时就停止添加石块,此时船上石块的总重量就是大象的体重。

科学史话:阿基米德和浮力定律

不得不说,曹冲的方法确实非常巧妙,因此这个典故也经常出现在小朋友的普及读物种,然而这个典故时值得人们深思的,倒不是其中的奥妙原理,而是关键的一点:既然我们古代有曹冲称象,那为什么我们没有发现浮力定律呢?

有人说曹冲称象是则虚构的典故,但这并不是问题的重点,毕竟我们的文明有数千年的历史,曹冲称象中利用的方法绝对不可能仅此一家,换句话说,就相当于古人曾无数次利用了浮力去解决问题,但为什么始终都没有总结出清晰明确的浮力定律呢?

科学史话:阿基米德和浮力定律

这种问题往大了讲,实际上就是著名的"李约瑟难题":为什么近代科学没有从中国诞生呢?往小了说,从经验到本质的科学原理,我们到底中间差了哪一环?首先可以肯定的一点,我们古人是绝对不缺乏智慧的,否则辉煌的五千年文明从何谈起?

既然如此,那到底是什么导致了虽然我们有庞大的经验储备,但近代科学却为何不是从我国发展起来的呢?


本篇文章的内容到此结束。

谢谢各位阅读!

以后还会不断更新精心准备的通俗科普长文!

期待您的点评和关注哦!

声明:本网页内容旨在传播知识,若有侵权等问题请及时与本网联系,我们将在第一时间删除处理。E-MAIL:dandanxi6@qq.com

(0)
上一篇 2022年 11月 21日 下午3:22
下一篇 2022年 11月 21日 下午3:28

相关推荐

  • 汤姆赫兰德为什么叫荷兰弟蜘蛛侠

    漫威超级英雄中蜘蛛侠是一个人气超高的英雄,在《蜘蛛侠英雄归来》中他终于回归了漫威。主角换成了21岁的汤姆赫兰德,影迷都称他荷兰弟,为什么叫汤姆荷兰弟呢? 赫兰德当然不是荷兰人,之所…

    2023年 12月 1日
  • 与牛有关的新年祝福词语

    2021年春节来了,今年是牛年祝福语自然少不了牛啦。下面小编整理了跟牛有关的春节新年祝福语,还有2021牛年大气简短拜年贺词吉祥语。 跟牛有关的春节新年祝福语 2021牛年大气简短…

    综合百科 2023年 6月 11日
  • lc和ss差距最大的黄金圣斗士

    经过了30多年的发展与衍变,截至2022年,大家公认的圣斗士作品有三部:分别是圣斗士星矢正传,简称SS;圣斗士星矢冥王神话,简称LC;以及圣斗士星矢Ω,简称Ω。 这三部作品,按照时…

    2023年 9月 23日
  • 暗黑破坏神不朽搬砖攻略

    游戏当中可交易的资源就是交易道具为三种,普通宝石,传奇宝石,技能石。普通宝石方面太阳石的价值最高,主要是可以提升大量的伤害。 传奇宝石 ,只能从副本以及秘境获取,一个号获得的钥匙毕…

    2022年 11月 5日
  • 象拔蚌什么梗

    是游戏王YGOcore里的玩家梗,起源是“源龙星我们走”。源龙星是这个游戏里的一张卡牌(是张好卡),有个知名玩家直播开盒,连续开出3张源龙星,其它玩家被他和源龙星的缘分和羁绊森森打…

    2022年 12月 15日
  • dnf怎么买账号安全

    作者:明空 酷暑渐消,金秋初上,阿拉德新增大量游戏内外的各类活动是否让小伙伴们应接不暇呢? 但越是此时,小伙伴们越要注意账号安全与防骗意识,不能在大量活动中绕晕自己、降低防范意识哟…

    2022年 11月 9日
  • 黄牛心态

    一到春运想黄牛,然而2019年春运抢票,黄牛也怂了。 2019年春运,第三方抢票软件的加速包是当头一棒,12306首次上线的“候补购票”功能则给了黄牛致命一击。 “但有些人就是更相…

    2024年 1月 28日
  • 怎么测路由器和局域网的速度

    一、闲来无事 突然想测试下自己家里的路由器及整个局域网速率到底怎么样,我这里说的是路由器和局域网的速率,差不多就是测试家里这个电脑到另外一台电脑之间的访问速度,而不是说电脑通过路由…

    2023年 5月 25日
  • 监察御史

    能做官是很多人的最高理想,但是这位仁兄贵为监察御史,却为了不做官,装疯卖傻,宁可“吃便便”,忍受钻头痛。近来读增补版《明朝那些事儿》,里面这段故事很是有趣。 古代人头悬梁、椎刺股,…

    2023年 3月 22日
  • 残疾人怎样在网上购买专用火车票

    记者5月11日从太原火车南站获悉,为了方便残疾人旅客乘坐火车出行,符合购买残疾人旅客专用票额车票条件的残疾人旅客,均可在铁路12306网站购买专用票额车票。 据了解,铁路部门曾规定…

    综合百科 2023年 3月 9日