浮力定律的发现
浮力定律又叫阿基米德定律,它的发现者是古代著名的科学家阿基米德。
阿基米德在反复实验之后,总结出一条规律,那就是物体浸在任何一种液体中时,该物体浸入的体积都等于所排出的液体的体积,因此,物体所受的液体浮力一定与所排开的液体重量相等。这就是流体静力学中的一条重要规律——浮力定律。
关于这个定律的发现,还有一个有趣的故事呢。
传说,当时叙拉古国王希罗想要制作一顶纯金的皇冠,就让大臣交给珠宝工匠一锭称过重量的金子。珠宝工匠夜以继日,很快就制好了精美绝伦的皇冠。国王看了十分高兴。然而这个国王是个多疑之人,他担心工匠在皇冠中掺了假,盗走一部分黄金。于是,命令左右大臣去调查此事。
大臣们束手无策,国王无奈,只好请来了他的远房亲戚——著名的宫廷科学家阿基米德,希望他能解决这个难题。
阿基米德答应了国王的请求,回到家后就开始思考解决难题的办法。他冥思苦想、茶饭不思。日子一天一天地过去了,阿基米德还是一筹莫展,他几乎想放弃这项任务。
国王等了一阵子不见回信,便派人催阿基米德进宫汇报情况。由于阿基米德整天泡在实验室里工作,胡子拉碴,一副脏兮兮的样子,于是他决定先洗个澡再进宫去。阿基米德就是在洗澡时,也仍没有停止思考。泡在浴盆里时,阿基米德仍在思忖着那个难题,甚至连浴盆里的水已经放满了都没有觉察到。当他坐进浴盆时,突然发现了一个奇怪的现象:他坐进浴盆里,当水溢出盆外时,感到自己的身体略略往上漂浮,身体浸没在水中的部分越多,溢出的水就越多,身体就感到越轻,也就是说,水的托力就越大,当他跨出浴盆后,发现盆中的水少了很多。这个司空见惯的现象却激发了阿基米德的灵感,促使他从中发现了一个极其重要的科学原理。
古希腊物理学家阿基米德像
◎ 发现身边的科学 ◎
稍有生活常识的人都会知道,游泳时,在水中搬起一块较大的石头,你会发现,这块石头变轻了。理由是:一个浸入液体(或气体)中的物体,重量会减轻,而且减少的程度恰恰等于它所排开的液体体积(或气体体积)的分量。这种重量损失就称为浮力。
下面我们做一个实验:将巧克力糖的锡箔包装纸捻成彩色的小球,按压结实,放入装满水的牛奶瓶中,再在瓶口安装一个有吸力的小挂钩。用不同力量按压挂钩的橡皮部分,这时,你会看到,里面的小球活泼地上升、下降或者浮在中间。这是怎么回事呢?
原因很简单:锡箔重于水。小锡箔球之所以能够漂浮在水中,是因为小球中存有空气。手指所施加的压力,被水传播,压缩了球中的空气,它们的浮力减小,所以就下沉了。
实|验|课|堂
阿基米德顿时如醍醐灌顶,他大叫起来:“找到啦!找到啦!”欣喜若狂的他顾不上洗澡,一边喊一边向皇宫狂奔而去。
赶到皇宫的阿基米德并没有急着告诉国王他的发现,而是请求国王允许他先做一个实验。国王虽然心急如焚,但也只能点头同意。阿基米德在国王和大臣们面前进行了如下实验:他取来与皇冠一样重的一块白银和一块黄金,依次将白银、黄金和皇冠浸入一个盛满水的容器里,仔细观察在3种情况下溢出水的数量。结果,浸入皇冠时所溢出的水的数量,介于黄金和白银所排溢的水的数量之间。通过这种方法,阿基米德得知这顶皇冠不是纯金也不是纯银,而是金子和银子的混合物。阿基米德立即告诉国王:皇冠一定掺了假,绝不是纯金制成的!国王得知这一消息之后,自然没有轻饶了那个造假的珠宝匠。
阿基米德作为一名科学家,并没有浅尝辄止,仅仅满足于皇冠问题的解决,经过反复实验,终于发现了伟大的浮力定律。后来,人们为了纪念这位伟大的科学家,就将浮力定律命名为“阿基米德定律”。
阿基米德洗澡时找到了解决问题的办法。