用一根槓桿撬起地球的力學之父——阿基米德

2020-12-03 教師老王

阿基米德(公元前287年—公元前212年),古希臘哲學家、數學家、物理學家、,靜態力學和流體靜力學的奠基人,並且享有「力學之父」的美稱,阿基米德和高斯、牛頓、歐拉並列為世界四大數學家。阿基米德曾說過:「給我一個支點,我就能撬起整個地球。」

阿基米德的成就:

●槓桿原理:

有支點、施力點、受力點基本上就是槓桿。槓桿原理亦稱「槓桿平衡條件」:要使槓桿平衡,作用在槓桿上的兩個力矩(力與力臂的乘積)大小必須相等。即:動力×動力臂=阻力×阻力臂。

●浮力原理:

浮力原理描述:物體在液體中所獲得的浮力,等於它所排出液體的重量,即F=G(式中F為物體所受浮力,G為物體排開液體所受重力該式變形可得F=G=pgv(p為被排開液體密度,g為當地重力加速度,v為排開液體體積)。

●投石器和起重機:

阿基米德利用槓桿原理製造了一種叫作石弩的拋石機,能把大石塊投向羅馬軍隊的戰艦,或者使用發射機把矛和石塊射向羅馬士兵,凡是靠近城牆的敵人,都難逃他的飛石或標槍……阿基米德還發明了多種武器,來阻擋羅馬軍隊的前進。根據一些年代較晚的記載,當時他造了巨大的起重機,可以將敵人的戰艦吊到半空中,然後重重地摔下使戰艦在水面上粉碎。

●天文貢獻:

阿基米德發展了天文學測量用的十字測角器,並製成了一架測算太陽對向地球角度的儀器。阿基米德還曾經運用水力製作一座天象儀,球面上有日、月、星辰、五大行星。根據記載,這個天象儀不但運行精確,連何時會發生月蝕、日蝕都能加以預測。

阿基米德的傳世之作:

《論球和圓柱》、《圓的度量》、《拋物線求積法》、《論螺線》、《論錐型體與球型體》、《數沙者》、《平面圖形的平衡或其重心》、《論浮體》、《論槓桿》等等。

阿基米德與皇冠的趣味小故事:

一個國王給了金匠一些純金並讓他製作一頂皇冠.但是當國王拿到這頂皇冠時,他聽到了一些謠言說金匠偷了一些純金而加了一點銀子作為替代品.為了解除國王的疑慮,金匠保證說這頂金銀皇冠的重量與國王給他的純金重量是一樣的.即便如此,國王知道肯定有什麼地方不對勁.只是他沒有辦法證明。

於是,國王向阿基米德求助.他請阿基米德想一種方法在不毀壞皇冠的情況下,驗證皇冠到底是不是純金的.阿基米德絞盡腦汁思考這個問題,但是卻始終想不出解決的辦法。

有一天,當阿基米德坐在他的浴缸中時,他注意到他的身體越往水裡沉,浴缸中的水位就越高.這個現象使阿基米德想到了一個辦法來驗證皇冠是否是純金的.他跳出浴缸跑到了鎮子上,邊跑邊喊:「找到了!找到了!」,意思就是說「我找到答案了!我找到答案了!」他是那麼地興奮以至於竟然忘記了穿上衣服。

阿基米德想出了一個絕妙的計劃.他知道金子比相同數量的銀子要重,就象鋁要比相同數量的黏土重一樣.他想,如果一件銀制的東西,例如皇冠,與一件金制的東西一樣重,那麼這件銀制的東西就應該大一些;它就會佔更大的空間.他知道,如果將兩件東西分別放入水桶中,銀製品就應該可以使水位比金製品升得更高.這個實驗對金銀混合物製成的皇冠也同樣適用。

阿基米德用皇冠稱量出等量純金條.然後他將這些純金條沉入水桶中並在水位升高到的地方做了一個標記.如果這頂皇冠是用純金製成的,那麼它就應該可以使水位達到相同的高度.但是,當把皇冠沉入水中後,水位卻比純金條使水上升的高度還要高.這就意味著在製作皇冠的過程中,肯定是在純金中摻入了一些銀.也就是說,金匠欺騙了國王,而且確實偷了一些金子,案件就此破解。

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