阿基米德洗澡洗出来的原理 阿基米德洗澡发现浮力原理( 二 )


浮力浮力当然与物质密度有关 , 但并不完全取决于物质密度 。比如钢铁造成的轮船 , 也能够漂浮在水面上 , 而潜艇则既可以钻入水中 , 又可以浮在水面上 。其实人也一样 , 既可以潜泳 , 也可以仰泳 。
教科书对浮力的解释是 , 浸在流体里的物体受到流体竖直向上的托力叫做浮力 , 因此 , 浮力是指在流体中 , 各方表面受到流体压力的差 , 也就是合力 。再通俗地说 , 就是浮力大小等于该物体排开流体的重力 。
浮力原理是阿基米德在公元245年创立的 , 定义为:F浮=G排 , 即浮力F等于物体下沉静止后排开液体的重力G 。计算的公式为F=ρgV , 这里的ρ表示密度;g为重力常数 , 约为9.8N/kg;V表示排开液体的体积 , 单位为m^3 。
可能有些朋友对这些理论很难理解 , 再通俗地说 , 浮力的根源还是物质密度 。钢铁的密度虽然比水大多了 , 但将一艘船的体积做大了 , 平均密度就远远小于水的密度了 , 这样当然就能够浮在水面了 。
比如碳钢密度约为7.85g/cm^3 , 而水的密度只有1g/cm^3 , 这样将一个碳钢块丢入水中 , 当然就“扑通”一声沉底了 。但如果把1kg碳钢做成1个立方米的密封箱子 , 其密度就变成0.001g/cm^3的密度了 , 比水轻了1000倍 , 还能不浮在水面?
而潜艇也是依据这种原理 , 通过将体积做大 , 密度就减小 , 才能浮在水面 。但为了潜入海洋 , 潜艇都设有压水舱 , 只要在压水舱中装入海水 , 潜艇体积平均密度就变大 , 这样就会下沉了 。压水舱装水多少 , 可以调节潜艇的深度 , 要上升就排水 。
鱼儿的腹中有一个鳔 , 就是杀鱼时看到肚子里的白色泡泡 , 里面可以盛装气体 , 气体比水的密度小多了 , 鱼儿就是依靠调节鱼鳔里的气体多少 , 改变整体体积的密度 , 从而实现水中上下浮动的 , 长期的进化让它们能够灵活的完成这种调节 。
而人之所以能够在水中上下浮动 , 是由于人体的密度和水差不多 , 约在1.02g/cm^3 , 这样只要稍微手脚划动 , 就能够上浮和下沉 。理论上 , 人在水中只要保持平静不动 , 就可以将口鼻浮在水面保持呼吸 , 但未经良好训练很难做到这一点 。
浮力为啥可以检验物质纯度传说阿基米德的浮力定理就是在一次被逼的实验中找到的 。阿基米德是古希腊最伟大的哲学家、数学家、物理学家 , 甚至被誉为百科式的科学家 , 也就是几乎什么都懂 , 什么都难不倒他 。
一次 , 国王要求工匠给自己打造了一顶纯金王冠 , 做好后国王怀疑工匠私吞了黄金 , 这样王冠就并非纯金 。但称一下重量又与工匠领走的黄金相同 , 因此如何断定工匠是掺了假 , 难倒了所有大臣和国王 。
于是国王招来被人誉为万能的阿基米德 , 要求他解决这个问题 , 否则就要受到处罚 。阿基米德一时也没有办法 , 朝思暮想 , 有一天他洗澡时进入澡盆 , 看到盆里的水溢了出来 , 由此欣喜若狂 , 衣服都没穿就大叫着“找到了!找到了!”跑了出去 。
他在实验室做了试验后来到皇宫 , 在国王面前摆上了两盆装满的水 , 然后他将王冠和一块同样重量的纯金分别放入两个盆中 , 盆里的水溢了出来 , 他把两盆溢出的水都小心收集起来 , 进行称重 , 发现放王冠的水盆要比放纯金的水盆溢出的水更多 , 由此断定王冠里面掺了假 。


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