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第12章 浮力定律

浮力定律現在又稱阿基米德定律,這一定律的發現和一個傳說故事有關。有一次,大學者阿基米德在眾目睽睽之下光著身子從澡堂里飛奔而出,歡呼雀躍,周圍的人都不知究竟發生了什么事使他忘乎所以。

原來,國王命令金銀匠做了一頂純金的王冠。新王冠做得很精巧,國王也很高興??墒菄醪⒉恍湃喂そ?,為了檢驗工匠是否在黃金中摻進了廉價的金屬,國王決定讓阿基米德在不損壞王冠的情況下辨別出皇冠的質地。

接到任務,阿基米德好幾天都想不出什么好主意,他廢寢忘食,近乎癡迷。好心的朋友勸他去洗個澡,放松放松。當他坐到滿滿一盆水里去時,從盆邊溢出去的水引起了他的注意,他腦子里靈光一閃,猛地從澡盆里跳出,來不及穿上衣服就狂奔回家。

他在家里做好了試驗,來到國王面前,把盛滿水的一個大盆放在一只大盤子里,又叫國王拿出一塊與皇冠同重的0.75千克的黃金和兩只大小一樣的杯子。然后,阿基米德將王冠放在盆子里,水溢出來后將溢出的水都裝進一只杯子里。然后用同樣的方法把0.75千克黃金溢出來的水裝進另一只杯子里。最后他拿著兩只杯子走到國王面前,說道:“陛下,請您比較一下,這兩只杯子里的水一樣多嗎?”

國王一眼就看到一只多一只少。于是阿基米德肯定地說:“王冠里一定摻了銀或者其他的金屬,它不是純金的?!?

原來,阿基米德利用了物質的密度、體積和重量的相互關系,同一物質的密度是固定的,即重量與體積之比是一個確定的數。這樣,如果王冠是純金的,它所排出的水應該與0.75千克純金所排出的水的體積一樣,如果不一樣,那么王冠里肯定摻了其他金屬。

阿基米德辨別王冠的故事僅是一個傳說,但他研究物體所受浮力的規律并發現了浮力定律卻是千真萬確的。他把密度不同的物體放入水中發現:密度和水相同的物體完全浸入水中,但不會沉入水底;密度大于水的物體一直下沉至容器底部;密度小于水的物體總是浮在水面上。阿基米德分別采用了密度不同的物體——木塊、蠟塊、石塊、鐵塊、銅塊、金塊等放入水中反復做試驗,所得的結果是完全一致的:它們的重量都和所排開的水的重量相等。

阿基米德意識到這是一個普遍規律。于是,他把研究結果寫進《論浮力》的著作中。在書中,他明確地表述了浮力定律,并用嚴密的邏輯推理對浮力定律進行了證明。他指出:浸在液體中的物體受到向上的浮力,浮力的大小等于它所排開液體的重量。這就是著名的浮力定律。為紀念這位偉大的科學家,人們把浮力定律命名為阿基米德定律。

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