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第二章 力学 第七节 浮力与比重

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沉浸在液体中的物体都受到液体的浮力作用。在中国关于浮力原理的最早记述见之于《墨经》,其大意说:

形体大的物体,在水中沉下的部分很浅,这是平衡的缘故。该物体浸入水中的部分,即使浸入很浅,也是和该物体(重量)相平衡的。这种情况就像市上的商品交易,一件甲种商品可以换取五件乙种商品一样。

《墨经》的这段文字,对浮力原理表达不确切。它没有看到浮体沉浸水中的部分正是该物体所排开的液体的体积,所排开的液体重量恰好等于浮力;是浮力与浮体平衡,而不是沉浸水中的部分与整个浮体平衡。但是,纵观整段文字,表明墨家已懂得这种关系。他们是在阿基米德之前约200年表述这一原理的。

浮力原理在我国古代得到广泛应用,史书中也留下了许多生动的故事。

三国时期有个早卒的神童叫曹冲(公元196—208年),他是曹操的儿子。他曾经提出“以舟称象”。没有现代的衡器而要称量几吨重的大象确实是件令人为难的事。曹冲想了个办法:先把大象赶到船上,记下船在水中下沉的位置;然后,将大象牵上岸,再把石头陆续装入船中,直到装载石头的船下沉到刚划的那个记号为止,然后分别称出船中石头的重量,石头的总重量就是大象的重量。(图2-11)

图2-11 曹冲称象

曹冲的“以舟称象”法,正是浮力原理的具体运用。在中国历史上,据记载,有比曹冲更早的类似故事。东周燕昭王(公元前311-前279年在位)有一大猪,他命司衡官以杆秤衡之。结果,折断十把杆秤,猪的重量还没有秤出来。他又命水官以浮舟量之,方知猪的重量。

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