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| 中外科学家发明家丛书：阿基米德 （五） | 发布于:2013/12/26 | |
| 五、“阿基米德定律”的诞生 鉴定王冠的风波过去了，金匠的母亲把两个小球送给了阿基米德，阿基 米德的心情更沉重了，如何解开空腔小球不下沉的迷，又摆在阿基米德面前。 阿基米德又开始了思索，我们发现，不论是现代物理学，还是古代物理 学，都是建立在实验的基础上，阿基米德也不例外，他和他的助手把各种材 质的东西：金、银、铁、铜、木块等东西拿来，一一放入水中，通过观察比 较，首先发现，有些东西可以沉入水底，有些东西浮在水面上，另有一些东 西停在水中某一深度，有一些东西一半在水中，一半在水上，这就说明，放 入水中的物体，受到了一个向上托的力，阿基米德给这种向上托的力取名为 “浮力”。它与什么因素有关？应该怎样求得呢？阿基米德决定用秤称得浮 力的大小，他认为：在水中，既然有一个向上托的力来托起物体，要是在水 中称一称这个物体，它的重量应该能够减轻一些，减轻的数值当然就是浮力 了。 经过实验表明：“物体在水中称得的重量加上物体排开的水的重量等于 物体在空气中的重量，也就是说，浮力的大小等于物体排开液体的重量。” 至于那个大一些的小金球，虽然它只有一部分浸入水中，它所受的浮力的大 小也等于它排开的液体的重量。实验还表明，物体在水中或沉或浮，取决了 物体的重量和所受到的浮力的大小，因为物体的重量是垂直向下的，而物体 所受的浮力是垂直向上。 在实验中，阿基米德还发现，物体在水中或沉或浮，还取决于物体的密 度大小，密度大的物体放入水中就沉得深，密度小的物体在水中就沉得浅。 体积等于密度乘质量，密度与体积成反比，与质量成正比。密度大的物体体 积就小，所受浮力就小，在水中就沉得深，密度小的物体，体积大，所受浮 力大，在水中就沉得浅或浮在水面上。 就这样，阿基米德发现了浮力定律，也就是我们在中学物理中学到的“阿 基米德定律”，它作为液体静力学的基本原理，在他的《论浮体》这本著作 中得到进一步的归纳和总结。他在《论浮体》这本书中写道： 与等体积的液体等重量的物体，如放在液体中，此物体既不浮出液面， 也不下沉到液体的任何深度下； 比液体轻的物体，如放在液体中，不会整个沉入液体内，它有一部分将 露在液面上； 比液体重的物体，如放在液体中，就下沉到被排开的液重等于整个物体 本身的重量为止； 如果把比液体轻的物体用力按入液体内，物体将受到向上的推力，其大 小等于被排开的液体重量和物体重量之差； 比液体重的物体，如放入液体中，就会下沉到底；而且，如果在液体中 称它，它所失去的重量，就等于所排开的液体重量。 2000多年前阿基米德发现和总结的“阿基米德定律”对后世科学技术的 发展具有非常重要的意义。我们现在使用的潜水艇就是利用“阿基米德定律” 的原理制成和使用的。潜水艇中设置了专门的储水柜，朝储水柜里吸水，就 使潜水艇的重量增加，在潜水艇体积不变的情况下，增加潜水艇的重量，潜 水艇就会下沉。排出储水柜中的水，潜水艇的重量减轻，潜水艇就上浮。利 用“阿基米德定律”的原理，潜水艇可以自由控制沉浮，而且能控制潜水艇 所要停止的深度。不仅在战争时期被广泛应用，而且在和平时期，作为探索 海洋资源的工具也是必不可少的。 “阿基米德定律”同样可以用在气体上，现代航空工业中使用的氢氦气 球和飞艇，就是利用氢气和氦气比重轻而产生的巨大浮力而升上天空的。 阿基米德在洗澡这个偶然的机会中发现了这个具有重大意义的“阿基米 德定律”，在古今中外不同肤色、不同民族的人民中，做为一个教育学生和 成年人勤奋思考的生动故事，一直被流传至今。阿基米德在鉴定王冠时所使 用的盛水的锡罐，后人将他命名为“攸勒加”，一直被人们用来做为确定比 水重的固体物质的密度的仪器，人们以这种形式来纪念这位为人类建立了不 朽功勋的大科学家。从此，“攸勒加”（我找到了）被做为一句代表灵感和 汗水的名言，被人们世世代代传颂着。在这句话的后面，凝结着每一位科学 家的汗水和心血。 |
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