大家物理課都學過這個故事

國王讓阿基米德測試皇冠是不是純金的,阿基米德不知道怎麼辦

後來他洗澡的時候發現浮力等於排出水的重力,然後跳出了浴缸開始裸奔

當時我一直在想:這故事和浮力有屁關係?他只是用排水測了體積啊!然後除一下就知道密度了。

後來發現好像拉丁文的皇冠和希臘文的船很像,有可能本來是個造船的事。

最近我學了個有趣的測量密度的方法,就可以把皇冠這個故事講得有道理了。

我們可以考慮當時的情況。大家量體積的話,只有大木桶,根本沒有燒杯,也別提準確的刻度了。稱質量的話,還稍微好一點,阿基米德手裡有槓桿秤可以用,可以用鐵塊做出來比較準確的砝碼。用木桶排水的話,也弄不準,木桶邊上弄的濕漉漉的,好多水都流失了。排水前後也保證不了水面是一樣凹或者凸的,或者水面不平怎麼辦呢。

所以說很難計算出排出水的體積,那怎麼辦呢?

於是有這麼一個實驗設計:

把水盆放秤上面,先秤一下水和盆的總重量。然後用一根繩子拉著皇冠,另一頭系在天花板上,把皇冠放在水裡,保證不露出水面也不碰到水底。這樣再稱一下水和盆的總重量,兩個重量得到的差就是和皇冠等體積的水的重量。

為什麼呢?我們看兩次測量的區別。盆都一樣重,水也一樣重。第二個情況下多出來的力就是皇冠向下壓水的力。因為力是相互的,這也就等於水給皇冠的浮力。浮力是等價於排出水的體積的。這樣稱的測量就和皇冠的體積直接掛鉤了。

整個過程中水不會到處亂飛導致流失,不用怕水面不平,也不需要有刻度的燒杯。而且最關鍵的是,這個故事和浮力有關係了。

Eureka!

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