1066年,山西永济县蒲津渡(今永济市蒲津渡遗址)的黄河发大水,把镇桥用的几只铁牛给冲走了。当地官府张榜,寻找能人来帮助打捞铁牛。后来怀丙和尚(北宋工程家)揭了榜,他在派人下水打探了铁牛的具体位置之后,便叫人将两只大木船装满泥沙并排挂在一起,两木船之间还搭了一个架子。
怀丙和尚带着人和船来到铁牛沉没的地方,用绳索一端捆在两船之间的架子上,另一端则绑在了水下的铁牛上。接着,怀丙和尚命人将船上的泥沙扔进河里。随着泥沙的减少,大船的吃水线不断上升,而连接架子与铁牛的绳索的拉力也逐渐增大,终于把铁牛从淤泥里拔了出来。
怀丙和尚这样做也正是应用了浮力的原理。最初泥沙很重,使木船受到的浮力很大,木船受到的浮力,等于船身的自重加上泥沙的重力。而随着泥沙逐渐被扔进河里,木船受到的浮力超过了船身的自重加上余下的泥沙的重力,绳索对铁牛的拉力也越来越大,直到最后终于被拉出淤泥。因此也可以说,正是水的浮力使铁牛被打捞了上来。
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?阿基米德原理】
阿基米德原理的内容是:浸在液体中的物体,受到向上的浮力后,浮力的大小等于它排开的液体受到的重力。
数学表达式:F浮=G液排=ρ液×g×V排
F浮——浮力。
G液排——排开液体的重力。
ρ液——液体的密度。
g——重力加速度。
V排——排开液体的体积。
此原理的适用范围,为液体和气体。因为在气体中的物体也受到浮力的作用,所以同样也遵守阿基米德原理。
知识百科
?浮力的应用】
现今社会,浮力在我们的生产和生活中已经得到广泛的应用,如轮船、潜水艇、气球和飞艇等,都是利用浮力的例子。
轮船能够漂浮在水面上进行一系列的工作,是利用把密度比水大的钢材制造成内部空心的船体,从而使它能够排开更多的水,增大可利用的浮力。
而潜水艇则是靠改变自身的重量来实现上浮和下潜。
至于气球和飞艇,是利用空气的浮力,它们通过改变其自身的体积,来实现上升和下降。但是要注意,在气球上升的过程中,一旦浮力和重力出现相等的情况,气球就不再上升了。而若是上升过程中,气球外部的大气压逐渐减小,就会导致气球膨胀,甚至会使气球破裂。
通过浮力的实际应用,我们可以知道,利用浮力的关键,就在于调节物体重力与浮力的关系,若是要保持浮力不变,就要改变物体自身的重力;而反过来,在重力不变的情况下,可以通过改变液体或气体的体积来实现物体的上升或下降。
34.能量转换与守恒定律
奇迹概览
生物能量守恒定律,是自然界最普遍、最重要的基本定律之一。从物理、化学到地质、生物,大到宇宙天体,小到原子核内部,只要有能量转化,就一定服从能量守恒的规律。能量转换与守恒定律是自然科学内在统一性的一个伟大证据,它为各种能源动力机械的技术进步提供了理论基础,并彻底打破了当时流行的“永动机”幻想,促进了工业革命的发展。
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