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

  • 世界机场字母代码规律

    为什么有的三字代码跟目的地城市的中英文缩写没半毛钱关系? 如何能保证你要寄往美国圣地亚哥的行李不被送去西班牙的圣地亚哥? 神奇的代码 机场三字代码是由国际航空运输协会(IATA)规…

    2023年 3月 5日
  • 扬州中天利带你3分钟了解异丙醇铝

      异丙醇铝可在乙醇,异丙醇,苯,甲苯,四氯化碳和石油醚中溶解。异丙醇铝遇水分解为异丙醇和氢氧化铝。由于本身的物理化学特性,可用作脱水、催化剂等助燃剂原料,在工业上也得以普遍应用,…

    2022年 11月 22日
  • dnf自由短剑和火短差距(dnf110版本各装备体系的核心装备)

    一般来说,热门头肩部位有这样几个选择:蓝灵药王头肩、深潜攻速头肩、巴卡尔头肩、天才头肩、灵巧头肩等等,这些头肩当然也是很棒的,但是,这里我要向大家介绍一个专属于“火属性玩家”的头肩…

    2023年 4月 21日
  • 房产政策解读房贷利率下降,房贷利率上浮购房者何去何从

    引 言 继央行、银保监会宣布建立首套住房贷款利率政策动态调整机制后,郑州、天津、武汉等城市购买首套住房的房贷已开始打折降息,最低利率已至3.7%。不出意外,今年将有更多城市加入首套…

    2023年 9月 6日
  • 四年级语文上册《日积月累》注解整理,假期可提前预习理解背诵

    假期开始,一般老师都会让同学们在假期中,将课文中的《日积月累》提前预习背诵,这样等开学的时候就会轻松许多。今天给大家整理的是四年级语文上册的《日积月累》,希望能帮到大家。 第一单元…

    2023年 4月 2日
  • “公猪之城”多伦多:位于安大略湖西北部,也是加拿大最大的城市

    上一期我们介绍了“西风之城”惠灵顿:世界上位于最南方的首都,新西兰第二大城市,今天我们把目光从大洋洲西南部的新西兰,转向东北,横跨整个太平洋,来到地处西半球北美大陆北部的加拿大,来…

    2023年 2月 21日
  • 汉朝太子刘据为什么被废太子

    汉武帝刘彻之名,在历史上可谓是无人不知,无人不晓了。但很少有人知道的是,刘彻是汉景帝的第十个儿子,并非是汉景帝的第一任太子。 自周以来,皇家继位都遵循“有嫡立嫡,无嫡立长”的宗法制…

    2022年 12月 14日
  • 家里装前置过滤器还需要净水器吗

    近几年,“全屋净水”这个概念十分流行,从前置过滤器,到中央净水机,再到软水机、末端净水器,自来水从入户的那一刻开始,就要经过各种各样的净水设备,才能被我们使用和饮用,全方位保障了我…

    2023年 4月 13日
  • 题材新颖的高质量小说

    八大题材精选高质量小说,八本极品,不见不散 不点赞不评论,还不关注的小伙伴先来一手,胯下扎针,然后无情嘲笑,加上脚底抹油-穷追猛打,最后气不过点外卖价格还被超级加倍!! 1,奥术神…

    2022年 11月 5日
  • 火影忍者鸣人怎么变身

    佐助完成了从勾玉写轮眼,到万花筒写轮眼,再到勾玉轮回眼的转变,佐助的实力随着他眼睛的变化发生强大转变,那么作为火影忍者的男一号,鸣人又何尝不是如此? 普通的蓝色眼睛 鸣人保留了四代…

    2023年 7月 24日