浮力定律的发现与运用,是人类认识自然,驾驭自然的一大进步,它使人类对自然界中的流体的应用,从被动的、无意识的状态变成主动的、有目的的运用,以造福人类 。 浮力定律是流体遵从的基本规律之一 。 浮力定律的发现为研究流体力学奠定了基础 。 发现浮力定律之前,人们直觉上认为漂在水面上的物体受到浮力,沉入水底的物体不受浮力 。 浮力定律的发现彻底改变了这种错误观念 。
在生产实践中浮力定律被广泛应用着 。 工程师设计船舶,根据浮力定律计算排水量和最大装载量 。 在制盐工业中,根据浮力定律应用密度计就能确定盐水的浓度 。 在农业生产中,根据浮力定律应用不同浓度的盐水便可进行选种 。 根据浮力定律揭示的规律,人类还制造出了沉浮自如、行动隐蔽的潜水艇等 。
浮力定律不仅适用于液体,而且适用于气体 。 根据气体的浮力定律,人类制造出气球和飞艇 。 气球能够用于大气观测,测量高空中的风速、温度、气压及湿度等 。 同时科学家还用气球研究高空中大气的性质 。 飞艇被广泛应用于空中运输、吊运货物、抢险救灾等许多领域 。
浮力定律是谁发现的?怎么发现的? 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 。
阿基米德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 。
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