阿基米德发现的浮力原理,奠定了流体静力学的基础。传说希伦王召见阿基米德,让他鉴定纯金王冠是否掺假。他冥思苦想多日,在跨进澡盆洗澡时,从看见水面上升得到启示,作出了关于浮体问题的重大发现,并通过王冠排出的水量解决了国王的疑问。
在著名的《论浮体》一书中,他按照各种固体的形状和比重的变化来确定其浮于水中的位置,并且详细阐述和总结了后来闻名于世的阿基米德原理:放在液体中的物体受到向上的浮力,其大小等于物体所排开的液体重量。从此使人们对物体的沉浮有了科学的认识。
阿基米德于约前287年出生于意大利南部海岸的港口城市锡拉库扎,当时是大希腊的自治殖民地,阿基米德早年曾在当时希腊的学术中心亚历山大跟随欧几里得的门徒学习,对欧几里得数学进一步的发展做出了一定的贡献。
在那里,他结识了许多同行好友,如科农、多西修斯以及埃拉托塞尼等。回到叙拉古以后,他仍然和他们保持密切的联系,因此阿基米德也算是亚历山大学派的成员,他的许多学术成果就是通过和亚历山大的学者通信往来保存下来的。
主要著作
《方法论》(The Method),《命题集》(A Collection of Lemmas),《圆的测量》(The Measurement of a Circle),《抛物线求平积法》(The Quadrature of the Parabola),《螺线论》(On Soirals),《球体与圆柱》(The Sphere and the Cylinder),《圆锥体与椭圆体论》(On Conoids and Spheroids),《沙计算器》(The Sand-Reckoner),作中的资料显示,阿基米得也曾发现求非平方数的平方根的方法,《平面均衡论》(On Plane Equalibrium),《浮体论》(On Floating Bodies)
1.盐水选种我国农民常采用盐水浸泡法来选种,如图,这种方法是把种子放入浓度适宜的盐水中,干瘪、虫蛀的种子密度小于盐水的密度会上浮至液面,而饱满的种子则因为密度大于盐水的密度因此它们会沉在底部。
2.轮船用密度大于水的材料制成能够浮在水面的物体,必须使它能够排开更多的水。根据这个原理,人们制造了轮船,轮船是用密度大于水的钢铁制成的,把它做成空心的,使它的平均密度小于水的密度时,它就会漂浮在水面上,这时船受到的浮力等于自身的重力,所以能浮在水面上。
只要船的重力不变,无论船在海里还是河里,它受到的浮力不变。根据阿基米德原理如: G排=ρ液gV排。它在海里和河里浸入水中的体积不同。轮船的大小通常用排水量来表示,排水量就是轮船按设计的要求装满货物即满载时排开水的质量。
3.潜水艇
(1)潜水艇的上浮和下沉是靠压缩空气调节水舱里水的多少来控制自身的重力而实现浮沉的。
(2)浸没在水中的潜水艇排开水的体积,无论下潜多深,始终不变,所以潜水艇所受的浮力始终不变。若要下沉,可充水,使F浮 G。在潜水艇浮出海面的过程中,因为排开水的体积减小,所以浮力逐渐减小,当它在海面上行驶时,受到的浮力大小等于潜水艇的重力。
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由公式可知,F浮=ρ液gV排。ρ液与V排的乘积就是排开水的质量m液,原式就转化成m液与g的乘积。就是排开水的重力。
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