科学故事浮力的故事

浮力的故事

浸在流体内的物体受到流体竖直向上的作用力叫作浮力，与重力的方向相反。浮力是我们日常生活中经常见到的一种自然现象中国研究浮力的历史

在中国古代的书籍中，关于运用浮力现象的事情就有许多记载。如古籍《墨子·经下》中记载：“形之大，其沉浅也，说在具。”“沉、形之衡也，则沉浅，非形浅也。若易五之一。”这是全世界关于浮力的最早记载。比外国的大科学家阿基米德提出这一原理，还要早200多年。

早在殷商之前，我国古代人民对浮力就有深入的观察，并从中受到启发，学会在生产和生活中应用浮力。他们由漂在水上的树叶、木头想到可以做船在水上航行，到殷商时已由制独木船发展到由木板组成大的船体。这是我国最早的木船。

周朝以后，浮力得到进一步应用，不仅木船宜普遍使用，还学会了将很多船连在一起，上铺木板架成浮桥。周朝以后，各个朝代都修过不少浮船。不仅在小河上能架设浮桥，在黄河、长江这样的大河流上也多次架设过浮桥。据记载，蒙古与南宋作战时仅在马湖，清江一带就“立浮桥廾余所”可见浮桥在那时已很普遍了。

我国汉代曾发明过一种做军事信号用的灯笼，它用很轻的竹篾扎成框架、用纸糊严，只在下面留口，在灯笼的下面放一个小碟。盛上松脂，点燃松纸时，灯笼扎就能腾空而起，飞向天空。

浮力在中国古代受到了非常广泛的应用，史书上留下了许多关于浮力的故事。如《三国志》卷二十《魏书·邓哀王冲传》里的记载：三国时期，曹操的儿子曹冲非常聪明。有一次，别人送给曹操一头大象，他很高兴，领着百官大臣和儿子曹冲一同去看大象。这头大象又高又大，身子像堵墙，腿像四根柱子。官员们一边看一边议论道：这头大象到底有多重呢？曹操听后，要人称出这头大象的重量来。许多文武大臣都束手无策。正在这时，曹操的儿子曹冲突然想出了一个好办法。

他叫人把大象赶到一艘大船上，在船下沉的地方，沿水面在船舷上画一条线。然后把大象拉到岸上，往船里装石头，直到船舷又下沉到那条线为止。最后，他又叫人称石头的重量，知道石头的重量后，大象有多重也就很清楚了。曹冲称象的这种办法，正是运用了浮力的原理。

在中国古代的历史上，还有比曹冲称象更早的有关浮力的故事：东周时期的燕昭王有一只大猪，他命司衡官用杆秤称猪的重量。结果，折断了10杆秤，猪的重量还没有称出来。他又命水官用浮舟称，才得到了猪的重量。这是世界上最早用浮力称东西的记载。

中国历史上运用浮力办事除了用船称物外，还有用船起重。这也是中国人的一项重大发明。如公元1041年至1048年间，因河水暴涨，蒲津大桥被毁坏，8只加固舟墩的重达几万斤的铁牛被冲入河中。20年后，工程力学家怀丙运用水的强大浮力，把这8只非常重的铁牛全部打捞了起来。怀丙创造的这种用浮力打捞沉重物体的办法，曾在600年后的16世纪，被意大利数学家卡尔达诺用来打捞沉船。阿基米德与浮力的故事

在古希腊，有一位伟大的科学家和工程师，名叫阿基米德。他被誉为物理学、数学、工程学等领域的鼻祖之一，曾经留下了许多惊天动地的发明和发现。

公元前245年，赫农王命令阿基米德鉴定一个皇冠。赫农王给金匠一块金子让他做一顶纯金的皇冠。做好的皇冠尽管与先前的金子一样重，但国王还是怀疑金匠掺假了。

他命令阿基米德鉴定皇冠是不是纯金的，但是不允许破坏皇冠。这似乎是件不可能的事情。在公共浴室内，阿基米德注意到他的胳膊浮到了水面上。这时他脑中闪现出一丝模糊的想法。他把胳膊完全放进水中全身放松，这时胳膊又浮到水面上。

他站了起来，浴盆四周的水位下降；再坐下去时，浴盆中的水位又上升了。他躺在浴盆中，水位则变得更高了，而他也感觉到自己变轻了。他站起来后，水位下降，他则感觉到自己重了。一定是水对身体产生向上的浮力才使得他感到自己轻了。

他把差不多一样大的石块和木块同时放入浴盆，浸入水中。石块下沉到水里，但是他能感觉到石块变轻了。而且，他必须要向下按着木块才能把它完全浸没水中。这表明在下沉的情况下，浮力与物体的排水量（物体体积）有关，而不与物体重量有关。相同质量下，物体在水中感觉有多重一定与它的密度（物体单位体积的质量）有关。

阿基米德因此找到了解决国王问题的方法，问题关键在于密度。如果皇冠里面含有其他金属，它的密度会不相同，在重量相等的情况下，这个皇冠的体积是不同的。把皇冠和等重的金子放进水里，结果发现皇冠排出的水量比金子的大，这表明皇冠是掺假的。最重要的是，阿基米德发现了浮力原理，即水对物体的浮力等于物体所排出水的重量。