阿基米德是古希臘偉大的哲學(xué)家、數(shù)學(xué)家、物理學(xué)家、力學(xué)家,從小善于思考,喜歡辯論,一生獻(xiàn)身科學(xué)。
“給我一個(gè)支點(diǎn),我能把地球撬起來(lái)”,曾經(jīng)放出此等狠話的他并不是個(gè)狂妄的人,而是個(gè)十足的奇才。
關(guān)于他的奇趣故事,你知道多少呢?
敘拉古的赫農(nóng)王命工匠打造一頂純金的王冠,王冠做好后,國(guó)王懷疑工匠在金冠中摻了白銀,可這頂金冠確實(shí)與當(dāng)初交給工匠的純金一樣重,到底工匠有沒(méi)有搗鬼呢?這個(gè)問(wèn)題不僅難倒了國(guó)王,也使諸大臣們面面相覷。
后來(lái),國(guó)王想到了阿基米德,就把這個(gè)難題交給他。阿基米德左思右想,一直都沒(méi)有想出好辦法。
一天,他去洗澡,池內(nèi)的水很滿,他一坐進(jìn)去,水便溢了出來(lái)。突然,這一司空見(jiàn)慣的現(xiàn)象觸動(dòng)了他的靈感:排出的水體積不正等于自己在水里減輕的重量(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,稱得王冠輕了磅,他又把12磅純金放入水中,稱得純金只輕了磅,以此斷定金王冠摻了假。之后,他再將12磅純銀放入水中,稱得純銀輕了磅,通過(guò)計(jì)算得知王冠里含純金9磅,摻純銀2磅。
阿基米德宣布了自己的測(cè)試過(guò)程,工匠在數(shù)據(jù)面前,不得不承認(rèn)自己的罪過(guò)。也因此,阿基米德發(fā)現(xiàn)了浮力定律:物體在液體中受到的向上的浮力,等于物體所排出液體的重量。
羅馬帝國(guó)統(tǒng)一意大利本土后,開(kāi)始向西擴(kuò)張,企圖侵占小國(guó)敘拉古。羅馬陸軍統(tǒng)帥馬賽拉斯率領(lǐng)強(qiáng)大的陸軍軍團(tuán)來(lái)到敘拉古城外,下令敘拉古國(guó)王立即投降,否則踏平該城。
國(guó)王見(jiàn)羅馬軍隊(duì)兵臨城下,立即授權(quán)阿基米德保衛(wèi)敘拉古城,說(shuō):“我國(guó)軍隊(duì)就交給你全權(quán)指揮,有什么要求盡管提。”
“我只需要上等的牛筋、又大又粗的樹(shù)木,以及許多大石頭?!卑⒒椎抡f(shuō)道。
國(guó)王大惑不解:“這些東西能擋住強(qiáng)大的羅馬軍隊(duì)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(jìn)攻?!卑⒒椎滦赜谐芍竦卣f(shuō)。
第二天,羅馬統(tǒng)帥馬賽拉斯指揮軍隊(duì)發(fā)起猛攻,令他感到奇怪的是,怎么一直不見(jiàn)敘拉古的軍隊(duì)放箭呢?
正當(dāng)他疑惑之時(shí),突然城里響起了一陣“吱呀吱呀”的怪響聲,隨即大石塊像雨點(diǎn)似的從半空中落下來(lái),成批的羅馬兵被搗成肉醬,后面的士兵嚇得落荒而逃。這時(shí)城頭上的利箭又像流星似的射向羅馬士兵的后背,羅馬軍隊(duì)大敗。
馬賽拉斯氣得狂叫:“這么重的石頭怎么可能從天而降,敘拉古城里一定有魔鬼!”
其實(shí)哪里有什么魔鬼,那紛紛落下的巨石都是阿基米德發(fā)明的拋石機(jī)拋來(lái)的,而這也正是運(yùn)用了著名的杠桿原理。
杠桿有3個(gè)著力點(diǎn):支點(diǎn)、力點(diǎn)和重點(diǎn)。支點(diǎn)與力點(diǎn)之間的距離叫力臂,支點(diǎn)與重點(diǎn)之間的距離叫重臂。根據(jù)杠桿的平衡原理,力×力臂=重量×重臂,力臂越長(zhǎng),重臂越短,就越省力。例如杠桿的力臂長(zhǎng)3米,重臂長(zhǎng)0.3米,那么100千克重的東西,只要用10千克的力就行了,所以拋石機(jī)能將巨石拋向遠(yuǎn)處。
羅馬陸軍統(tǒng)帥馬賽拉斯大敗而歸后,海軍元帥克勞狄烏斯安慰他道:“勝敗乃兵家常事,這個(gè)仇我替你報(bào)!”
兩天后,克勞狄烏斯率領(lǐng)龐大的海軍船隊(duì)乘風(fēng)破浪,氣勢(shì)洶洶地向敘拉古開(kāi)來(lái)。由于連年戰(zhàn)爭(zhēng),敘拉古國(guó)的青壯年男人已經(jīng)不多了,城里大多是一些老人、婦女和兒童。國(guó)王連忙召見(jiàn)阿基米德,著急地說(shuō):“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(shuō):“陛下,您看今天的陽(yáng)光多燦爛呀!太陽(yáng)會(huì)幫我們擊退敵人的!”
國(guó)王疑惑地問(wèn)道:“你說(shuō)的是什么意思?”
阿基米德回答道:“您到時(shí)候看吧?!比缓?,他向國(guó)王交待了一番。國(guó)王于是下令,讓全國(guó)的老人、小孩和婦女每人帶一面鏡子到海灘上迎戰(zhàn)羅馬艦隊(duì)。
他們手拿鏡子來(lái)到海灘上,把陽(yáng)光折射到艦船的帆上,雖然一面鏡子沒(méi)有多大威力,但千萬(wàn)面鏡子都把光聚集到了帆的一個(gè)點(diǎn)上,這個(gè)點(diǎn)溫度不斷升高,再慢慢地變黑,冒煙了,最后居然起火了。
火越來(lái)越大,借著風(fēng)勢(shì)“跑”到其他地方,很快整個(gè)艦隊(duì)都燃起了沖天大火。羅馬兵死傷無(wú)數(shù),他們又一次大敗而歸。阿基米德再次保衛(wèi)了國(guó)家,成為了偉大的民族英雄。
鏡子可以折射陽(yáng)光,那什么是折射呢?
由于每種介質(zhì)的光學(xué)性質(zhì)不同,光線從一種介質(zhì)進(jìn)入另一種介質(zhì)時(shí),傳播速度、波長(zhǎng)等發(fā)生變化,從而偏離原來(lái)的傳播方向,發(fā)生偏折,這種現(xiàn)象就是光的折射。
人們拿著鏡子,光線從空氣中進(jìn)入玻璃時(shí)發(fā)生折射,再?gòu)牟Aе谐鰜?lái)時(shí),又一次折射,因此可以把光聚集在一起。
發(fā)明與創(chuàng)新·小學(xué)生2013年10期