魔力科學(xué)小實(shí)驗(yàn)
說出“給我一個(gè)支點(diǎn),我能撬起整個(gè)地球”的阿基米德不僅發(fā)現(xiàn)了杠桿原理,還證明了物體在液體中所受的浮力等于它所排開液體的重量,這一結(jié)果后來被稱為阿基米德原理,即浮力定律。
相傳有這樣一個(gè)故事:希倫王讓工匠打造了一頂純金王冠,國王疑心工匠私吞了黃金,但王冠的重量又沒有減少,這個(gè)問題可難倒了國王和諸位大臣。
于是,國王召見阿基米德,讓他鑒定純金王冠是否摻了假。最初,阿基米德面對這個(gè)難題也是無計(jì)可施。
有一天,當(dāng)他坐進(jìn)澡盆時(shí),看到水往外溢,突然想到可以用測定固體在水中排水量的辦法來確定固體的體積。他興奮地大喊:“找到了!找到了!”
阿基米德來到王宮,把王冠和同等重量的純金分別放在兩個(gè)盛滿水的盆里。結(jié)果,放王冠的盆里溢出來的水更多,這就說明王冠和純金的重量雖然相同,但王冠的體積更大,兩者的密度并不同,所以王冠里摻了假。
這次試驗(yàn)的意義遠(yuǎn)遠(yuǎn)大過查出金匠欺騙國王,阿基米德從中發(fā)現(xiàn)了浮力定律。
在本期的實(shí)驗(yàn)中,我們將兩杯重量不等的水放在杠桿兩端,把手指伸進(jìn)重量輕的水杯。在不觸碰杯底的情況下,重量輕的水杯能撬起對面那個(gè)更重的水杯嗎?
攪拌棒1根、量杯2個(gè)、電池1節(jié)、紅藍(lán)色素各1瓶(也可不用色素)、鋼尺1把、清水1瓶。
1. 往兩個(gè)量杯中分別倒入70毫升和60毫升的清水。為便于區(qū)分,分別滴入藍(lán)、紅色素。
2. 用電池作為支點(diǎn),將鋼尺置于電池上,使之處于平衡狀態(tài)。
3. 將兩個(gè)量杯分別放置在鋼尺兩端,由于藍(lán)色水更多,輕而易舉地就能撬起紅色水的水杯。
在被撬起的紅色水的水杯中,嘗試伸入一根手指,注意不要觸碰到杯壁,藍(lán)色水的杯子絲毫未動(dòng)。
把兩根手指懸于紅色水的水杯中,藍(lán)色水的水杯慢慢被撬起,且手指越往下探,藍(lán)色水的水杯被撬起得就越高。
紅色水的水杯為何能將藍(lán)色水的水杯撬起來呢?
我們知道,手指伸進(jìn)水里會(huì)受到浮力作用,根據(jù)阿基米德提出的浮力定律可知,手指越往下伸,紅色水的水位就會(huì)升得越高,手指所受的浮力也就越大。根據(jù)牛頓第三定律,我們知道力不能離開物體單獨(dú)存在,兩個(gè)物體之間的作用力和反作用力總是大小相等,方向相反。當(dāng)水對手指的浮力越大,手指對水的反作用力也就越大,正是這股反作用力撬起了對面藍(lán)色水的水杯。
看似需要按壓紅色水的水杯才能把藍(lán)色水的水杯撬起來,可是只要了解一些力學(xué)知識(shí),就完全可以“借力”達(dá)到想要的效果。就像這句話所說:“如果不學(xué)物理,那么你的生活將充滿奇跡!”