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浮力定律的發現

浮力定律又叫阿基米德定律,它的發現者是古代著名的科學家阿基米德。

阿基米德在反復實驗之后,總結出一條規律,那就是物體浸在任何一種液體中時,該物體浸入的體積都等于所排出的液體的體積,因此,物體所受的液體浮力一定與所排開的液體重量相等。這就是流體靜力學中的一條重要規律——浮力定律。

關于這個定律的發現,還有一個有趣的故事呢。

傳說,當時敘拉古國王希羅想要制作一頂純金的皇冠,就讓大臣交給珠寶工匠一錠稱過重量的金子。珠寶工匠夜以繼日,很快就制好了精美絕倫的皇冠。國王看了十分高興。然而這個國王是個多疑之人,他擔心工匠在皇冠中摻了假,盜走一部分黃金。于是,命令左右大臣去調查此事。

大臣們束手無策,國王無奈,只好請來了他的遠房親戚——著名的宮廷科學家阿基米德,希望他能解決這個難題。

阿基米德答應了國王的請求,回到家后就開始思考解決難題的辦法。他冥思苦想、茶飯不思。日子一天一天地過去了,阿基米德還是一籌莫展,他幾乎想放棄這項任務。

國王等了一陣子不見回信,便派人催阿基米德進宮匯報情況。由于阿基米德整天泡在實驗室里工作,胡子拉碴,一副臟兮兮的樣子,于是他決定先洗個澡再進宮去。阿基米德就是在洗澡時,也仍沒有停止思考。泡在浴盆里時,阿基米德仍在思忖著那個難題,甚至連浴盆里的水已經放滿了都沒有覺察到。當他坐進浴盆時,突然發現了一個奇怪的現象:他坐進浴盆里,當水溢出盆外時,感到自己的身體略略往上漂浮,身體浸沒在水中的部分越多,溢出的水就越多,身體就感到越輕,也就是說,水的托力就越大,當他跨出浴盆后,發現盆中的水少了很多。這個司空見慣的現象卻激發了阿基米德的靈感,促使他從中發現了一個極其重要的科學原理。

古希臘物理學家阿基米德像

◎ 發現身邊的科學 ◎

稍有生活常識的人都會知道,游泳時,在水中搬起一塊較大的石頭,你會發現,這塊石頭變輕了。理由是:一個浸入液體(或氣體)中的物體,重量會減輕,而且減少的程度恰恰等于它所排開的液體體積(或氣體體積)的分量。這種重量損失就稱為浮力。

下面我們做一個實驗:將巧克力糖的錫箔包裝紙捻成彩色的小球,按壓結實,放入裝滿水的牛奶瓶中,再在瓶口安裝一個有吸力的小掛鉤。用不同力量按壓掛鉤的橡皮部分,這時,你會看到,里面的小球活潑地上升、下降或者浮在中間。這是怎么回事呢?

原因很簡單:錫箔重于水。小錫箔球之所以能夠漂浮在水中,是因為小球中存有空氣。手指所施加的壓力,被水傳播,壓縮了球中的空氣,它們的浮力減小,所以就下沉了。

實|驗|課|堂

阿基米德頓時如醍醐灌頂,他大叫起來:“找到啦!找到啦!”欣喜若狂的他顧不上洗澡,一邊喊一邊向皇宮狂奔而去。

趕到皇宮的阿基米德并沒有急著告訴國王他的發現,而是請求國王允許他先做一個實驗。國王雖然心急如焚,但也只能點頭同意。阿基米德在國王和大臣們面前進行了如下實驗:他取來與皇冠一樣重的一塊白銀和一塊黃金,依次將白銀、黃金和皇冠浸入一個盛滿水的容器里,仔細觀察在3種情況下溢出水的數量。結果,浸入皇冠時所溢出的水的數量,介于黃金和白銀所排溢的水的數量之間。通過這種方法,阿基米德得知這頂皇冠不是純金也不是純銀,而是金子和銀子的混合物。阿基米德立即告訴國王:皇冠一定摻了假,絕不是純金制成的!國王得知這一消息之后,自然沒有輕饒了那個造假的珠寶匠。

阿基米德作為一名科學家,并沒有淺嘗輒止,僅僅滿足于皇冠問題的解決,經過反復實驗,終于發現了偉大的浮力定律。后來,人們為了紀念這位偉大的科學家,就將浮力定律命名為“阿基米德定律”。

阿基米德洗澡時找到了解決問題的辦法。

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