阿基米德是怎么发现浮力定律的?
浮力定律现在又称阿基米德定律,这一定律的发现和一个传说故事有关。有一次,大学者阿基米德在众目睽睽之下光着身子从澡堂里飞奔而出,欢呼雀跃,周围的人都不知究竟发生了什么事使他忘乎所以。
原来,国王命令金银匠做了一顶纯金的王冠。新王冠做得很精巧,国王也很高兴。可是国王并不信任工匠,为了检验工匠是否在黄金中掺进了廉价的金属,国王决定让阿基米德在不损坏王冠的情况下辨别出皇冠的质地。
接到任务,阿基米德好几天都想不出什么好主意,他废寝忘食,近乎痴迷。好心的朋友劝他去洗个澡,放松放松。当他坐到满满一盆水里去时,从盆边溢出去的水引起了他的注意,他脑子里灵光一闪,猛地从澡盆里跳出,来不及穿上衣服就狂奔回家。
他在家里做好了试验,来到国王面前,把盛满水的一个大盆放在一只大盘子里,又叫国王拿出一块与皇冠同重的0.75千克的黄金和两只大小一样的杯子。然后,阿基米德将王冠放在盆子里,水溢出来后将溢出的水都装进一只杯子里。然后用同样的方法把0.75千克黄金溢出来的水装进另一只杯子里。最后他拿着两只杯子走到国王面前,说道:“陛下,请您比较一下,这两只杯子里的水一样多吗?”
国王一眼就看到一只多一只少。于是阿基米德肯定地说:“王冠里一定掺了银或者其他的金属,它不是纯金的。”
原来,阿基米德利用了物质的密度、体积和重量的相互关系,同一物质的密度是固定的,即重量与体积之比是一个确定的数。这样,如果王冠是纯金的,它所排出的水应该与0.75千克纯金所排出的水的体积一样,如果不一样,那么王冠里肯定掺了其他金属。
阿基米德辨别王冠的故事仅是一个传说,但他研究物体所受浮力的规律并发现了浮力定律却是千真万确的。他把密度不同的物体放入水中发现:密度和水相同的物体完全浸入水中,但不会沉入水底;密度大于水的物体一直下沉至容器底部;密度小于水的物体总是浮在水面上。阿基米德分别采用了密度不同的物体——木块、蜡块、石块、铁块、铜块、金块等放入水中反复做试验,所得的结果是完全一致的:它们的重量都和所排开的水的重量相等。
阿基米德意识到这是一个普遍规律。于是,他把研究结果写进《论浮力》的著作中。在书中,他明确地表述了浮力定律,并用严密的逻辑推理对浮力定律进行了证明。他指出:浸在液体中的物体受到向上的浮力,浮力的大小等于它所排开液体的重量。这就是著名的浮力定律。为纪念这位伟大的科学家,人们把浮力定律命名为阿基米德定律。
国王请阿基米德来检验,最初,阿基米德也是冥思苦想而不得要领。一天,他去澡堂洗澡,当他坐进澡盆里
时,看到水往外溢,同时感到身体被轻轻拖起。他突然悟到可以用测定固体在水中排水量的办法,来确定金冠的比重。他兴奋地跳出澡盆,连衣服都顾不得跑了出
去,大声喊着“尤里卡!尤里卡!”。(Eureka,意思是“我知道了”)。
他经过了进一步的实验以后来到王宫,他把王冠和同等重量的纯金放在盛满水的两个盆里,比较两盆溢出来的水,发现放王冠的盆里溢出来的水比另一盆多。这就说明王冠的体积比相同重量的纯金的体积大,所以证明了王冠里掺进了其他金属。
阿基米德从中发现了浮力定律:物体在液体中所获得的浮力,等于他所排出液体的重量。一直到现代,人们还在利用这个原理计算物体比重和测定船舶载重量等
原来,国王命令金银匠做了一顶纯金的王冠。新王冠做得很精巧,国王也很高兴。可是国王并不信任工匠,为了检验工匠是否在黄金中掺进了廉价的金属,国王决定让阿基米德在不损坏王冠的情况下辨别出皇冠的质地。
接到任务,阿基米德好几天都想不出什么好主意,他废寝忘食,近乎痴迷。好心的朋友劝他去洗个澡,放松放松。当他坐到满满一盆水里去时,从盆边溢出去的水引起了他的注意,他脑子里灵光一闪,猛地从澡盆里跳出,来不及穿上衣服就狂奔回家。
他在家里做好了试验,来到国王面前,把盛满水的一个大盆放在一只大盘子里,又叫国王拿出一块与皇冠同重的0.75千克的黄金和两只大小一样的杯子。然后,阿基米德将王冠放在盆子里,水溢出来后将溢出的水都装进一只杯子里。然后用同样的方法把0.75千克黄金溢出来的水装进另一只杯子里。最后他拿着两只杯子走到国王面前,说道:“陛下,请您比较一下,这两只杯子里的水一样多吗?”
国王一眼就看到一只多一只少。于是阿基米德肯定地说:“王冠里一定掺了银或者其他的金属,它不是纯金的。”
原来,阿基米德利用了物质的密度、体积和重量的相互关系,同一物质的密度是固定的,即重量与体积之比是一个确定的数。这样,如果王冠是纯金的,它所排出的水应该与0.75千克纯金所排出的水的体积一样,如果不一样,那么王冠里肯定掺了其他金属。
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