英國的Speedo公司是非常有名的進(jìn)行泳衣研究的公司。為了讓自己成為業(yè)界的龍頭老大，他們從1992年開始就對泳衣材料進(jìn)行了革新。不過各國的運(yùn)動(dòng)員都認(rèn)為游泳的成績與泳衣并沒有多大關(guān)系，主要是自己的技術(shù)水平。直到2000年的悉尼奧運(yùn)會(huì)上，索普憑借著Speedo公司的“鯊魚皮一代”拿下了三金兩銀，各國對這種新面料泳衣的熱情才達(dá)到了高潮。2004年的雅典奧運(yùn)會(huì)上，鯊魚皮二代更是出盡風(fēng)頭，前后有47名運(yùn)動(dòng)員披著“鯊魚皮”前去領(lǐng)獎(jiǎng)。2007年，鯊魚皮三代投入使用之后，21項(xiàng)世界紀(jì)錄就被打破了。2008年北京奧運(yùn)會(huì)之前，Speedo公司推出了“鯊魚皮四代”，50多個(gè)國家的運(yùn)動(dòng)員紛紛解除了與原有贊助商的合約，鉆進(jìn)了“鯊魚皮”中。

那么如此神奇的鯊魚皮是如何設(shè)計(jì)出來的呢？Speedo公司利用了龐大的運(yùn)動(dòng)員名單，掃描了400多名頂尖運(yùn)動(dòng)員的體型制作了阻力實(shí)驗(yàn)的模型。測試了上百種面料之后，公司的研究者最終確定了鯊魚皮的材料——LZR Panel。

穿著這種材料的衣服的運(yùn)動(dòng)員比穿著普通泳衣的快4%。這是因?yàn)檫@種材料能夠?qū)\(yùn)動(dòng)員進(jìn)行塑形，減少水對運(yùn)動(dòng)員的阻力。這種泳衣材料有超強(qiáng)的彈性，可以把身體上阻力比較大的地方收緊，將運(yùn)動(dòng)員的體型塑造成所受阻力更小的樣子。

不過也有科學(xué)家對這種神奇的泳衣提出了質(zhì)疑，認(rèn)為這種泳衣分析不夠全面，只考慮了在水中滑行階段的阻力，卻忽略了運(yùn)動(dòng)員的技術(shù)。這些科學(xué)家認(rèn)為這種泳衣過于追求身體的流線型，對運(yùn)動(dòng)員的肌肉會(huì)產(chǎn)生壓力，讓運(yùn)動(dòng)員的技術(shù)產(chǎn)生變形，這也會(huì)影響運(yùn)動(dòng)員的成績。根據(jù)這些科學(xué)家的研究，他們認(rèn)為裸泳才是減少阻力最好的方法。

不過，誰能讓裸體的人去參加正式的比賽呢？究竟是“鯊魚皮”厲害還是裸泳速度更快就很難找到答案了。即使人們接受了裸泳比賽，那么身體上的毛發(fā)是不是會(huì)對成績產(chǎn)生影響呢？長頭發(fā)的人會(huì)不會(huì)比較吃虧？不過，你可以停止這種聯(lián)想了，因?yàn)榇蠹沂遣粫?huì)讓運(yùn)動(dòng)員裸體出現(xiàn)在賽場上的，所以泳衣的科技研發(fā)戰(zhàn)爭一定會(huì)越來越激烈。

【物理碰碰車】

泳衣貴族——鯊魚皮

一套鯊魚皮的售價(jià)高達(dá)600美金。穿著的時(shí)候也非常費(fèi)勁，在有專人幫忙的情況下還需要40分鐘才能穿好。而且這種泳衣的壽命特別短，最多穿六次就“報(bào)廢”了。

不管它是不是真的能夠減少水對運(yùn)動(dòng)員的阻力，至少它能夠讓運(yùn)動(dòng)員在心理上產(chǎn)生自信心，這一點(diǎn)也是比賽的時(shí)候不可忽視的。

泡出來的真理：有關(guān)浮力的故事

曹沖的池塘和阿基米德的浴缸

相信大家都聽說過曹沖稱象的故事。那是東漢末年的時(shí)候，曹操自封為魏國丞相，實(shí)力較弱的孫權(quán)為了討好曹操，送給曹操一頭大象，曹操非常高興，同時(shí)也產(chǎn)生了一個(gè)疑問，“這大象如此龐大，它究竟有多重呢？”他把自己的疑問告訴了手下的人。大臣們紛紛獻(xiàn)計(jì)，有的說造一桿大秤，還有些人說可以把大象宰成許多塊再上秤稱。曹操對他們的建議都很不滿意。

這時(shí)候曹操的小兒子曹沖說到：“我倒是有個(gè)辦法。”這個(gè)曹沖從小就聰明過人。五六歲的時(shí)后，就像成年人一樣穩(wěn)重聰明。曹操聽到曹沖有辦法，連連詢問。曹沖接著說：“把大象領(lǐng)到一條船上，然后記下水面在船幫上的位置，隨后把大象領(lǐng)下去，再把石頭、鐵塊都裝到船上直到船下沉到有記號(hào)的位置。把這些石頭、鐵塊的重量加在一起就知道大象的重量了。”

眾臣聽完，都拍手稱贊曹沖聰明過人，曹操命人按這種思路稱象，果然知道了大象的重量。

下面，我們再來看個(gè)浴缸的故事。敘拉古國的國王希羅讓一個(gè)名匠用純金做了一個(gè)王冠，國王很滿意。不過很快，流言蜚語傳進(jìn)了國王的耳朵里，大家都說王冠不是純金的，金匠偷了王冠的金子。國王用秤一稱，重量沒少。國王因此指責(zé)那些背后議論的人，這時(shí)候有人辯解：“陛下息怒，說不定金匠是用相同重量的銀子頂上了偷走的金子呢？”最后國王把這個(gè)難題交給了王國中最聰明的人阿基米德。阿基米德思索了很多天之后仍然沒有頭緒。有一天，他忙完工作去洗澡。當(dāng)他把腿邁進(jìn)浴缸的時(shí)候，目光突然落在了不斷外溢的水上。突然，他激動(dòng)地沖出了浴缸，嘴里大聲喊著：“我找到方法啦！”原來阿基米德發(fā)現(xiàn)物體放進(jìn)水里以后，會(huì)排出和它的體積同樣多的水，于是拿著與王冠重量相同的純金放進(jìn)水中，看它排出多少水來，然后又拿出與王冠重量相同的一塊銀放入水中，看它排出多少水。由于銀的密度小，同樣重量下，體積比較大，所以排出的水要比金排出的多。然后他又將王冠放入水中，看它排出了多少水。結(jié)果，排出的水量介于同等重量的金和銀之間，所以可以確定金匠偷了金子。

其實(shí)曹沖稱象的故事和阿基米德破案的故事都是利用了浮力原理。浸入液體或氣體中的物體都會(huì)受到液體或氣體向上托的力，這個(gè)力就是浮力，方向向上。當(dāng)然，物體還受到重力的作用，此時(shí)這兩個(gè)力的方向相反，此時(shí)，這兩個(gè)力就會(huì)相互打架！當(dāng)物體所受的浮力大于重力時(shí)，就會(huì)上浮；小于重力時(shí)，就會(huì)下沉；兩者一樣的時(shí)候，物體就會(huì)靜止在液體或者氣體中。

當(dāng)大象站到船上，船停止下沉的時(shí)候，浮力和重力相等；此時(shí)，與船空著的時(shí)候相比，船因?yàn)檎旧狭舜笙蠖艿礁嗟母×Γ@浮力就等于排開的水的重量，也就是說，這些水的重量就是大象的重量；把大象移下船后裝入石頭和鐵塊時(shí)所受的浮力，道理與前面相同。

看了這段分析，你能否自己分析一下阿基米德在浴缸的受力情況呢？

【物理碰碰車】

偉大的科學(xué)家阿基米德

阿基米德是古希臘偉大的數(shù)學(xué)家和物理學(xué)家，出生在西西里島的敘拉古國。他曾經(jīng)在當(dāng)時(shí)的文化中心亞歷山大跟隨歐幾里得的學(xué)生學(xué)習(xí)，回國之后也與亞歷山大的學(xué)者保持著緊密的聯(lián)系，因此他通常被認(rèn)為是“亞歷山大學(xué)派”的成員。

阿基米德除了發(fā)現(xiàn)了浮力定律，還對數(shù)學(xué)中的幾何問題有深入的研究。《論球與圓柱》是他的得意杰作。另外，他從幾個(gè)定義和公理出發(fā)，推出了關(guān)于球體與圓柱體面積和體積等50多個(gè)相關(guān)原理。后人對阿基米德的數(shù)學(xué)貢獻(xiàn)評(píng)價(jià)非常高，常把他和牛頓、高斯并稱為有史以來三個(gè)最偉大的數(shù)學(xué)家。

死海不死的秘密

亞洲的西部有一個(gè)被稱作“地球肚臍”的地方，它是地球陸地表面的最低點(diǎn)，水面約低于海面400米，這個(gè)地方就是“死海”。不過，死海卻是以“不死”出名的。

很久以前，“死海”周圍的國家經(jīng)常處于戰(zhàn)亂中。戰(zhàn)爭中的俘虜有兩種命運(yùn)，身體強(qiáng)壯的就被留下給戰(zhàn)勝國當(dāng)奴隸，而身體差的就只有死路一條了。在一次戰(zhàn)斗中，大獲全勝一方的將軍準(zhǔn)備把決定處死的俘虜全部扔進(jìn)“死海”中淹死。讓人吃驚的事情發(fā)生了，那些俘虜被扔進(jìn)死海后，總是浮在海面上，就是不沉入海里。

這位將軍很生氣，下令在俘虜身上都綁上大石頭，然后再往海里扔。將軍心想，這回他們死定了。但是結(jié)果卻讓周圍的人都大跌眼鏡，那些俘虜依然浮在海面上，沒有被淹死。看到這種情況，那位將軍認(rèn)為這是上帝的旨意，上帝不希望俘虜被處死。將軍害怕違背上帝的旨意，就把那些俘虜都放了。

事情過了很多年以后，人們終于發(fā)現(xiàn)了死海的秘密，發(fā)現(xiàn)那根本就不是上帝的“旨意”，而是物理的“旨意”。科學(xué)家研究發(fā)現(xiàn)死海的含鹽量高達(dá)23%~25%。有人計(jì)算過，在這片區(qū)域內(nèi)的鹽夠四十億人吃吃兩千年。由于湖水的含鹽量高，所以死海的密度很大，湖水的比重已經(jīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過了人體的比重，浮力大得驚人，所以被扔進(jìn)湖里的俘虜根本不會(huì)沉入水底。在這里，即使不會(huì)游泳的人也不會(huì)被淹死。

既然人都淹不死，那這片湖為什么得名“死海”呢？這是因?yàn)檫@里湖水太咸，不但湖里沒有魚蝦等小動(dòng)物，連湖邊都沒有植物生長，鳥兒也不會(huì)飛到這里來喝水，整個(gè)湖區(qū)看起來死氣沉沉，沒有一點(diǎn)生氣，“死海”這個(gè)名字正是由此而來。

那死海是如何形成的呢？死海實(shí)際上不是“海”，而是一個(gè)湖泊，它的源頭是約旦河。約旦河水流經(jīng)這里的時(shí)候，由于天氣炎熱，水分多數(shù)被蒸發(fā)了，水中所含的礦物質(zhì)則沉積下來，久而久之，這里的湖水變得越來越稠，密度也越來越大，最終變成了“不死”的死海。

如今，這里已經(jīng)變成了旅游勝地，不過來這里游泳依然要小心。雖然不會(huì)被淹死，但是“傷口上撒鹽”的滋味也不怎么好受。這里的海水很濃，平時(shí)微小到無法察覺的小傷口在這里也會(huì)產(chǎn)生強(qiáng)烈的灼燒感。當(dāng)然，如果你能忍受這種痛苦，經(jīng)過死海鹽浴之后，這些傷口愈合也會(huì)比別人更快。

當(dāng)然，享受這種奇妙的海中漂浮感覺還是要趁早，因?yàn)橐苍S過不了多久死海就可能因?yàn)檫^量蒸發(fā)而消失了。

【物理碰碰車】

中國的“死海”

其實(shí)，“死海不死”的物理原理非常簡單，就是漂在湖面的人的重力小于湖水對這個(gè)人施加的浮力，因此人會(huì)漂在上面不下沉。那么，我們是不是也可以自己制造一片“死海”呢？

四川省遂寧市的大英縣就有這么一個(gè)人造的“死海”。15000年前，大英縣是一個(gè)古鹽湖盆地，因此鹽鹵資源極其豐富，地下蘊(yùn)藏的鹽鹵量可以開采上百年。中國的“死海”就充分利用了這得天獨(dú)厚的條件。

中國的“死海”分為兩部分，一部分是室外，一部分是室內(nèi)，讓游客一年四季都可以享受海中漂浮的悠閑感覺。

潛艇和魚鰾的故事

潛水艇是一種很先進(jìn)的武器，能夠隨心所欲地上浮和下潛。可能有人會(huì)很遺憾地說：“我都沒有見過潛水艇，真可惜！”不要傷心了，有一種潛水艇大家都見過，它就是——魚。

大多數(shù)魚類都有魚鰾，魚鰾可以改變魚的浮潛狀況。當(dāng)魚需要浮起來的時(shí)候，它的魚鰾就會(huì)充氣鼓起，此時(shí)魚的身體就能夠排出更多的水，這樣就可以實(shí)現(xiàn)魚類從水底升到水面的目的。反之，魚鰾收縮，體積減小，魚排開的水少了，魚體也就自然下沉了。

第一個(gè)受到魚鰾啟發(fā)畫出潛艇想象圖的是著名的畫家達(dá)·芬奇，但是真正的“潛艇之父”卻是一個(gè)名叫德雷布爾的荷蘭物理學(xué)家。1620年，居住在英國的德雷布爾建成了世界上第一艘潛艇，但是它可不是我們現(xiàn)在常見的鐵家伙，而是一艘木制的潛艇。它的骨架就是一個(gè)木框，外面蒙著涂有油脂的牛皮。這潛水艇的兩側(cè)底部開有孔洞，槳板能夠從孔座中伸出來。艇內(nèi)有12名劃槳手，通過滑動(dòng)船槳，小艇可以在水中前進(jìn)。這艘木制潛艇內(nèi)部設(shè)有可以搭載乘客的艙室，還備有特殊液體來吸收二氧化碳，放出氧氣。他建造了三艘這樣的潛艇，人們把它們稱為“隱蔽的鰻魚”。這些“隱蔽的鰻魚”能在水下4米深的地方潛行好幾個(gè)小時(shí)。當(dāng)時(shí)英國倫敦還舉行了展覽會(huì)，德雷布爾也被稱為“潛艇之父”。這最初的潛水艇就是根據(jù)水倉進(jìn)水放水來控制船的沉浮的，當(dāng)然，這種潛水艇也不能潛進(jìn)很深的水里。

現(xiàn)在，憑借人類的智慧，潛水艇已經(jīng)可以潛入水下一萬米的地方了。不過，即使是如此先進(jìn)的潛水艇，它所應(yīng)用的原理依然是魚鰾調(diào)節(jié)魚類浮沉的原理。

【物理碰碰車】

沒鰾的魚只能拼命擺鰭

自然界還有些魚沒有魚鰾，它們的沉浮只能依靠擺鰭來改變排水量，實(shí)現(xiàn)上浮。一旦魚鰭不動(dòng)，魚就會(huì)馬上沉入水底。不過，當(dāng)魚通過擺鰭下沉到深水區(qū)之后，魚體將會(huì)受到水的巨大壓力，鰭會(huì)很難張開，所以排水體積會(huì)進(jìn)一步減小，此時(shí)它們只能通過拼命擺鰭來保證自己的平衡，調(diào)節(jié)身體的浮沉。

科學(xué)家通過魚鰾的浮潛原理發(fā)明了潛水艇，那么知道了魚鰭也能調(diào)節(jié)浮沉之后，你能不能開動(dòng)腦筋設(shè)計(jì)一款新的潛水艇呢？

鐵家伙也想“水上漂”

什么？鐵塊也想享受一下在水面上飄蕩的悠閑？不可能吧？鐵塊扔進(jìn)水里馬上就會(huì)沉底的，其實(shí)，只要改變一下形狀，鐵塊就能夠輕松地漂在水面上。那么鐵塊要怎么變形才可以呢？

你一定見過輪船吧？有沒有想過為什么這樣的龐然大物能夠漂在水上不下沉呢？鐵比水沉，一塊小石頭掉進(jìn)水里都會(huì)很快沉下去，何況是這么大的鐵船呢？其實(shí)，這與船的內(nèi)部結(jié)構(gòu)有關(guān)！輪船并不是鐵塊，它的內(nèi)部都是被挖空的。也就是說，船本身的重量比船體排開的水的重量輕，此時(shí)船所受的浮力大于重力，所以就能漂在水面上了。不管是多么重的鐵塊，只要滿足了它所受的浮力大于重力的條件，這鐵塊就能夠練成“水上漂”的神功。

別小看這漂在的水中的鐵塊，它在英國崛起的過程中可是起到了不可替代的作用呢！在拿破侖時(shí)代，法國是歐洲的霸主。當(dāng)時(shí)，就有人曾經(jīng)向拿破侖建議用金屬制造輪船，以便占領(lǐng)海上航線。但是，拿破侖對這個(gè)建議不屑一顧，甚至傲慢地對建議者說：“金屬怎么可能漂在水上？你一定是在做夢吧！”可是沒用多久，英國就斥巨資建成了用金屬制成的輪船，這樣的輪船顯然要比木質(zhì)的輪船結(jié)實(shí)很多，不僅有利于海上運(yùn)輸，對于奪取海上的軍事霸權(quán)也能起到重要的作用。果然，不久之后，英國就成了赫赫有名的海上霸主。而此時(shí)的拿破侖，只能望洋興嘆，怪自己沒學(xué)好物理了！