科學故事:「奇人」阿基米德

科學故事:“奇人”阿基米德

給我一個支點,我能把地球翹起來

阿基米德是古希臘偉大的哲學家、數學家、物理學家、力學家,從小善於思考,喜歡辯論,一生獻身科學。

“給我一個支點,我能把地球翹起來“,曾經放出此等狠話的他並不是個狂妄的人,而是個十足的奇才。關於他的奇趣故事,您知道多少呢?

科學故事:“奇人”阿基米德

.浮力原理的發現

真假王冠浮力辯

敘拉古的赫農王命工匠打造一頂純金的王冠,王冠做好後,國王懷疑工匠在金冠中摻了白銀,可這頂金冠確實與當初交給工匠的純金一 樣重 ,到底工匠有沒有搗鬼呢?這個問題不僅難倒了國王,也使諸大臣們面面相覷。

後來,國王想到了阿基米德,就把這個難題交給他。阿基米德左思右想,一直都沒有想出好辦法。

一天,他去洗澡,池內的水很滿,他一坐進去,水便溢了出來。突然,這一司空見慣的現象觸動了他的靈感:排出的水體積不正等於自己在水裡減輕的重量(即受到的浮力)嗎?他想到了判斷金王冠純度的方法,興奮地跳出水池,連衣服都顧不得穿就向王宮跑去 ,一路上大聲喊著:“尤里卡!尤里卡(我知道了)!”

他把12磅重的王冠放入水中,稱得王冠輕了21/32磅,他又把12磅純金放入水中,稱得純金只輕了19/32磅,以此斷定金王冠摻了假。之後,他再將12 磅純銀放入水中,稱得純銀輕了28/32磅,通過計算得知王冠裡含純金9*3/19磅,摻純銀2*16/19磅。

阿基米德宣佈了自己的測試過程 ,工匠在數據面前,不得不承認自 己的罪過。因此,阿基米德發現了浮力定律 :物體在液體中受到的 向上的浮力,等於物體所排出液體的重量。

科學故事:“奇人”阿基米德

.阿基米德研究的拋石機

巨石“魔鬼”趕走敵軍

羅馬帝國統一意大利本土後,開始向西擴張,企圖侵佔小國敘拉古。羅馬陸軍統帥馬賽拉斯率領強大的陸軍軍團來到敘拉古城外,下令敘拉古國王立即投降,否則踏平該城。

國王見羅馬軍隊兵臨城下,立即授權阿基米德保衛敘拉古城,說:“我國軍隊就交給你全權指揮,有什麼要求儘管提。”

“我只需要上等的牛筋、又大又粗的樹木,以及許多大石頭。”阿基米德說道。

國王大惑不解:“這些東西能擋住強大的羅馬軍隊嗎?”

“陛下,是石頭硬還是羅馬士兵的肉體硬呀?您就放心吧,我一定能打退他們的進攻。”阿基米德胸有成竹地說。

第二天,羅馬統帥馬賽拉斯指揮軍隊發起猛攻,令他感到奇怪的是,怎麼一直不見敘拉古的軍隊放箭呢?

正當他疑惑之時,突然城裡響起了一陣“吱呀吱呀”的怪響聲,隨即大石塊像雨點似的從半空中落下來,成批的羅馬兵被搗成肉醬,後面的士兵嚇得落荒而逃。這時城頭上的利箭又像流星似的射向羅馬士兵的後背,羅馬軍隊大敗。

馬賽拉斯氣得狂叫:“這麼重的石頭怎麼可能從天而降,敘拉古城裡一定有魔鬼!”

其實哪裡有什麼魔鬼 ,那紛紛落下的巨石都是阿基米德發明的拋石機拋來的,而這也正是運用了著名的槓桿原理。

槓桿有 3 個著力點:支點、力點和重點。支點與力點之間的距離叫力臂,支點與重點之間的距離叫重臂。根據槓桿的平衡原理,力×力臂=重量×重臂,力臂越長,重臂越短,就越省力。例如槓桿的力臂長 3米,重臂長 0.3 米,那麼 100 千克重的東西,只要用 10 千克的力就行了,所以拋石機能將巨石拋向遠處。

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.採用反射的陽光燒燬戰船

陽光“點燃”羅馬戰船

羅馬陸軍統帥馬賽拉斯大敗而歸後,海軍元帥克勞狄烏斯 安 慰 他 道 :“勝敗乃兵家常事,這個仇我替你報!”

兩天後,克勞狄烏斯率領龐大的海軍船隊乘風破浪,氣勢洶 洶 地 向 敘拉古開來。由於連年戰爭,敘拉古國的青壯年男人已經不多了,城裡大多是一些老人、婦女和兒童。國王連忙召見阿基米德,著急地說:“眼看羅馬軍就要登陸攻城了,你快想想退敵辦法吧!”

阿基米德說:“陛下,您看今天的陽光多燦爛呀!太陽會幫我們擊退敵人的!”

國王疑惑地問道:“你說的是什麼意思?”阿基米德回答道 :“ 您到時候看吧。”然後,他向國王交待了一番。國王於是下令 ,讓全國的 老人、小孩和婦女每人帶一面鏡子到海灘上迎戰羅馬艦隊。

他們手拿鏡子來到海灘上,把陽光折射到艦船的帆上,雖然一面鏡子 沒有多大威力,但千萬面鏡子都把光聚集到了帆的一個點上,這個點溫度不斷升高,再慢慢地變黑,冒煙了,最後居然起火了。

火越來越大,藉著風勢“跑”到其他地方,很快整個艦隊都燃起了沖天大火。羅馬兵死傷無數,他們又一次大敗而歸。阿基米德再次保衛了國家,成為了偉大的民族英雄。

科學故事:“奇人”阿基米德

.反射示意圖

鏡子可以折射陽光,那什麼是折射呢?

由於每種介質的光學性質不同,光線從一種介質進入另一種介質時,傳播速度、波長等發生變化,從而偏離原來的傳播方向,發生偏折,這種現象就是光的折射。

人們拿著鏡子,光線從空氣中進入玻璃時發生折射,再從玻璃中出來時,又一次折射,因此可以把光聚集在一起。


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