登陆注册
15042200000020

第20章 力的有趣故事(3)

希腊有座克里特岛,由于煤船的频繁往来装卸,使海底堆积了厚厚一层煤。渔民们常捉来章鱼,拴在长绳子上丢进海里,让章鱼到海底去抓住煤块,然后再把绳子拉上来,煤块也就捞上来了。

章鱼抓煤块靠的是脚上的吸盘,吸盘的构造和人们沿袭用的拔火罐相似,拔火罐里的燃烧物消耗了罐中的氧气,使罐内外产生了压力差,这就是拔火罐有吸力的原因。章鱼则是利用肌肉收缩排出吸盘内的水,造成吸盘的压力差而产生吸力的。章鱼吸盘的吸附能力很强,有时甚至能吸住比自己体重大20倍的煤块。

文章开头提到的日本沉船上的瓷器打捞正是利用了章鱼脚上的吸盘。人们把章鱼系上细绳投入大海,沉至海底后,章鱼便觅罐而卧,随后人们拉起绳子,顽固的章鱼死吸住器皿不放,于是一个个贵重瓷器便被吸拉上来。

章鱼强有力的脚和吸盘是它的防御工具。在海洋里,与它同样大小的动物都受其害,就算最大的、装备最好的虾,也难免成为章鱼的牺牲品。据说,产于北太平洋的大章鱼,其脚有3米长,潜水员碰上它也是凶多吉少;它甚至能把脚伸到小艇上,把小艇拖翻!

章鱼凶残,可对其子女却照顾得无微不至,为了保护自己所生的蛋,常端坐在蛋上,须臾不离,不吃不喝,以保下一代平安出生。

有趣的是,章鱼休息时,总是留一两条长脚“值班”。长脚不断转动,如果触到敌害,便会跳起来逃之夭夭。章鱼还有一套登陆越境的绝技,科学家吉利帕特里曾亲历过这么一回事:一天,他提着一只盛有章鱼的水桶进书房,想让客人们观赏,在等待客人时,他专心看书,突然听到一声巨响,原来水桶里的章鱼竟越出水桶口,爬上书架将一本厚书推了下来。

章鱼吸盘产生巨大吸力的道理,人们早已用来研制用具和机器,常见的如“真空吸盘式”塑料挂衣钩。这种塑料吸盘只要往玻璃或者平整的木板上按,挤出盘内空气,就能牢牢地吸在上面,一个小小衣钩可擎住一件大衣的重量。在工业上,人们利用这个原理制成了真空起重机。

这种起重机用吸盘代替了普通起重机的吊钩,工作时像章鱼一样,把装有吸盘的吊臂对准吊物的光滑部位,就能牢牢地抓住起吊物,国外有人曾用这种起重机吊运重达30吨的水泥预制板。

阿基米德断王冠案

故事发生在2000多年前的意大利南部西西里岛上,在这个岛上,有个叙拉古王国,它的国王对自己统治着一个富饶的国家是非常得意的。

有一天,国王接见了一批来访的外国商人。在他面前,这些商人自然说了不少奉承的话。但是,其中一位年老的商人说他连一顶纯金的王冠都没有,笑话他的穿戴与他的身份不相称。对此,一贯好强的国王很不服气,他说:“做一顶金制的王冠还不容易吗!请你过一个月再来,你就可以看到我头上戴着金制的王冠了。”

外国商人走后,国王立即下令召来了一位手艺高超的金匠,交给他黄金,让他做一顶纯金的王冠,并限他一个月之内把做好的王冠送来。

一个月期限到了,国王兴高采烈地召集全体文武大臣,准备迎接金王冠。鼓乐声中,工匠双手捧着一顶金光闪闪精致美丽的王冠来到殿前。在场的文武百官对这顶王冠赞赏不已,国王更是喜形于色,顾不得平日的尊严,急忙走下王座,接过王冠就戴上了。

国王非常喜欢,逢人就夸耀这顶王冠,有时还让周围的亲信细看。这些亲信接过王冠就感到些奇怪,总觉得王冠不是纯金做的,心想:“如果是纯金做的,为什么这么大的王冠分量却不那么重?”

“可能只有表面是金子,里面掺假了。”

“一定是金匠耍了花招。”

可是谁也拿不出明显的证据,所以这个疑问谁也不敢对国王讲。但这些议论却在下面悄悄地传开了,七嘴八舌的议论不久就被国王知道了,国王勃然大怒。如果王冠的确掺了假,就是那位金匠欺骗了国王;如果王冠是纯金的,那么散布“王冠是假货”的人就将成为破坏国王尊严的罪人。

工匠被抓来了。国王怒问:“你这个贼,竟敢偷到我的头上来了。快说,你怎么敢在我的王冠上掺假,你把黄金偷到哪儿去了?”工匠申辩说:“我怎么敢偷您的黄金呢!请您将王冠称一称,肯定它的重量与我领到的黄金丝毫不差。”

王冠被放在秤上称了一下,果然恰好是国王交给他的黄金的重量。这样一来,那些说过“王冠不是纯金做的,肯定掺了假”的人就要成为诋毁国王尊严的罪人了。因此,国王身边的人都惊恐不安。

其实,这时候的国王也似乎感觉到王冠有点不那么沉甸甸的分量了。在大臣的请求下,给几天时间让他拿出证据来说明王冠到底是真还是假。

正值大臣苦于没有办法的时候,有人提议:“去找阿基米德,也许有办法。”阿基米德是当时著名的科学家,有过许多发明和创造,大家非常尊重他。于是,他们找到阿基米德,并把事情的经过跟他叙述了一遍,请他设法帮助查明王冠的秘密。

王冠到底是不是纯金做的,阿基米德觉得非常有趣。这个奥秘深深地吸引着他。他夜以继日地寻求着解决的办法,饭吃不香,觉睡不好。家人见他这样,便吩咐仆人硬陪着他上澡堂去洗个澡。

跨进浴池的时候,他突然注意到,当他在浴池里沉下去的时候,就有一部分水从浴池溢了出去。身体入水越深,溢出的水越多,当全身都入水后,水才停止外溢。同时,他感觉到自己的身体似乎轻了一些。这习以为常的现象,却使处于冥思苦想的阿基米德豁然开朗,他马上跳出浴池,浴池里的水也立刻浅下去。这时,他已经完全明白:刚才澡盆里溢出去的那部分水的体积,不正是自己身体的体积吗!

他欣喜若狂,竟顾不上穿好衣服就跑出了浴池,浑身湿淋淋地一面高喊着一面往家里跑。回到家里,立即动手做实验,准备了重量相等的两块铜和银、两个同样大的盆,盆里都装满了水。然后把铜块和银块分别放进两个水盆里,发现放铜块的那个水盆溢出来的水多,而放银块的那个水盆所溢出来的水少,这样,阿基米德对检验王冠是否掺假这个难题便胸有成竹了。

阿基米德找到那位大臣,大臣领着他见了国王说:“阿基米德是我国杰出的科学家,他有办法检验王冠是否掺假。”国王问阿基米德:“你的办法能保证不损坏我的王冠吗?”阿基米德作了肯定的回答。

当着国王和大臣的面,阿基米德将重量相同的金块和王冠分别浸入装满水的盆子里,再将它们溢出来的水进行比较。结果发现,放王冠那个盆溢出来的水比放纯金盆溢出来的水多得多。阿基米德把王冠从水中取出来以后,清楚地告诉国王:“王冠是掺假的。”国王和大臣们不懂得其中的道理,都以疑惑的眼光看着阿基米德。

阿基米德又要人取来两块相同重量的木块和铁球,并问周围的人:“它们的体积哪个大?”

“当然木块大。”“那么,把它们完全浸入水中,哪个排出的水多呢?”“当然也是木块排出的水多。”这时大家才明白了其中的道理:物体浸入水里,就要排出一部分水,如果物体完全浸入水里,它所排出的水的体积等于物体的体积。

相同重量的一块金子和一块掺了假的金子,它们的体积是不一样的。因此,把它们分别浸入水里所溢出的水的体积也不一样。如果王冠是纯金做的,它的体积与相同重量的黄金的体积应该相等,它浸没在水里所溢出来的水的体积,应该与相同重量的金子所溢出来的水的体积相同。既然实验的结果是放王冠的那个盆所溢出的水比放金块那个盆所溢出的水多得多,王冠不是纯金做的这个结论肯定无疑了。

王冠之谜终于被阿基米德揭开,国王称赞了阿基米德,而那个敢于捉弄国王的工匠受到了严厉的惩罚。

阿基米德杠杆的威力

杠杆只不过是一根带转动轴的直杆或曲杆。虽然貌不惊人,但它却是机械的始祖。大约三千年以前,我们的祖先就使用杠杆了。农村中用来捣谷的舂、铁锨、剪刀、筷子、铡刀、独轮车以及镊子等等,都是不同形式的杠杆。人们根据不同的需要,调节动力臂与阻力臂的长短。

但是,杠杆的支点不一定都在中间,而阻力作用点有时却位于中间,如独轮车就是这样。有经验的人装货时总是尽可能地把货物的重心靠近轮轴,手握车把的地方尽可能地靠后,推起来才比较省力,这都符合杠杆原理。

在人体中,也有一些骨胳在肌肉拉力作用下,克服一定的阻力,围绕关节轴转动,这和杠杆的功能一样,叫做骨杠杆转动。

在人的上臂,有一块隆起的肌肉,它收缩时以拉力转动,使重量的物体举高。当节轴为矩使臂逆时针转动的力大于使臂顺时时,臂顺时针转动,重物时,则臂逆时针转动,将重物托着上升。小于重力矩,所以肌力应该下降。因为肌力臂小于阻力臂,肌肉拉力大于物体的重力,所以,重物被举起。

有一次,阿基米德与叙拉古国王亥尼洛辩论时,脱口而出,“只要利用机械,任何重的物体都能够移动。如果在地球外能找到一个支点,给我一根足够长而坚固的杠杆,就是恁大的地球,我也能把它挪动一下。”亥尼洛王听后,觉得不可思议。恰好亥尼洛王正在设法把新造成的一艘三桅货船从造船台上拉到海里去。他召集了叙拉古城的所有男子,仍没有把船拖下海去。于是,亥尼洛王问阿基米德,“你是否能将这艘三桅货船弄到海里,”“当然能”,他回答。

一天,阿基米德漫步在海滩上,看着那环绕在海螺壳上面的一圈一圈的螺纹,他眼前一亮,思想顿开,“螺旋不是把斜面延长了吗?”他设计了一个“阿基米德螺旋”。螺旋固定在船坞上,其一端带柄,另一端系一绳索,绕过连结三桅货船的滑轮,而再牢固地绑在大树桩上。一切安排妥当后,他请来了亥尼洛王,独自一人神色自若地摇动螺旋轴上的手柄,使栓在船上的绳越来越短,那艘巨大的新船也就稳稳当当地从造船台上滑了下来,缓缓地进入大海,使亥尼洛王惊叹不已。

在亥尼洛王统治时期,叙拉古王国虽然太平昌盛,但它的周围却连年峰火。为了保卫祖国,国王请阿基米德制造了许多城防武器。在阿基米德73岁那年,强大的罗马军队果然从海陆两路同时向叙拉古大举进攻,锐不可当,迅速包围了叙拉古城。

“投石器”和“长嘴巴”吊钩都是阿基米德利用杠杆原理和弹性制造的城防武器。罗马统帅者万万没有料到能遇到这样的神兵天将和这样的可怕武器,罗马大军原来宣称五天要攻下城堡,结果围城三年而未敢进袭一次。

阿基米德曾经宣称,“只要给我一个支点,我就能挪动地球”。

单从道理上分析,阿基米德的话并没有什么错。但是通过计算就发现阿基米德的话是言过其实的了。

阿基米德是聪明的,他知道要想举起地球,必须有一个不在地球上的支点,而且他本人也必须在地球之外。

这只奇长的杠杆到哪里去找呢?若假设阿基米德找到了那只杠杆,并且也找到了一个支点。如果把地球挪动1厘米,在动力那端就必须在空中划一个大弧,即使阿基米德昼夜兼程以每秒走动1米的速度,也要走30万亿年。如果阿基米德还活着,听到这个计算后,也一定会目瞪口呆的。

阿基米德为了挪动地球一厘米,就得以30万亿年走过的距离来传递功。人的动力对杠杆做了多少米的路程才行。虽然用不大的力完成了工作,省了力,可是花费的时间太长了,动力走过的路程也太长了。动力若变化,路程也要变化。但变来变去,有一个不变的量,就是力和沿力方向的路程的乘积的功,杠杆才能克服地球阻力同样做了多少功,所以杠杆本身并不能独立做功,只能传递功罢了。

除了杠杆,一切其他的机械都不能做功,只能传递功。阿基米德的后继者所做的功,一定等于机械克服阻力所做的功,也就是说,使用任何机械都不能省功。这个结论叫做功的原理,是机械的基本原理。

经过杠杆对于功的传递,人就可以用很小的力量克服较大的阻力,节省时间。例如,阿基米德手攥螺杆的手柄,用力一摇,那艘大船竟会移动起来。带手柄的螺杆为什么会产生出那么大的力量呢?实际上,这只带手柄的螺杆是由轮轴和斜面组合而成的。

苹果砸出来的万有引力

在丰收的苹果园里,压弯了枝头的苹果个个满面红光惹人喜爱。说不定什么时候,熟透了的某一只苹果便会纵身一跳,从树枝落向地面,寻求它的安身生息之地。苹果落向地面,这是极为平常的事情,但就在这平常的事情中却包含着科学的奥秘。

作为一名科学家,牛顿最初非常注意那皓洁的明月。当时他已经知道月亮是绕地球运转的,同时也知道月亮绕地球一周所需要的时间,知道月亮到地球之间的距离。根据这些数据,可以计算出月亮运动的加速度。他想,月亮所具有的这个加速度应该是受到某种力的作用。但是,受到什么力的作用呢?这个问题使他百思不得其解。

某一天,牛顿躺在苹果树下正在沉思时,一颗熟透了的苹果突然从枝头上掉落下来,这个苹果开启了他想象的翅膀。从这个现象中,他得到了启发,产生了这样一种观念:苹果与其他万物之所以落向地面,是因为地球对它们有吸引力的缘故。当时他想,月亮虽然与地球相隔38万千米之遥,仍然受到地球对苹果那样的吸引力,从而产生加速度,可月亮的加速度比起苹果落地的加速度却小很多,这是为什么呢?如果苹果与月亮是受同种力作用的话,那么这种力就应该与距离有关。

同类推荐
  • 科学与海洋

    科学与海洋

    地球表面的70%被海洋所覆盖。故而海洋作为地球水圈的重要组成部分,同大气圈、岩石圈以及生物圈相互依存,相互作用,成为控制地球表面的环境和生命特征的一个基本环节。对于海洋,虽然我们的肉眼可以看到它的广阔,却无法看到其深层的东西,而海洋的内部则包罗万象,充满着神秘的色彩。《科学与海洋》教我们利用科学来探索海洋,从科学的角度领略海洋的神秘风光。
  • 美丽的自然奇观(青少年成长必读·科学真奇妙丛书)

    美丽的自然奇观(青少年成长必读·科学真奇妙丛书)

    人类有多少好奇,世界就有多少奥秘。亲爱的孩子们,你们有多少想象,世界就有多少精彩。来吧!让我们一起去解读大自然的神秘物语。 翻开《美丽的自然奇观(青少年成长必读·科学真奇妙丛书)》一书,它将带领我们去领略世界各地的绮丽风景。
  • 抗衡衰亡的现代医学(科普知识大博览)

    抗衡衰亡的现代医学(科普知识大博览)

    医学是以治疗预防生理疾病和提高人体生理机体健康为目的。狭义的医学只是疾病的治疗和机体有效功能的极限恢复,广义的医学还包括中国养生学和由此衍生的西方的营养学。无论是中医还是西医,从诞生至今,主要作用还是治已病。二十世纪末,全球医学界大讨论最终结论是:最好的医学不是治好病的医学,而是使人不生病的医学。
  • 揭开神秘大洋的面纱

    揭开神秘大洋的面纱

    《揭开神秘大洋的面纱》将带领读者走进浩瀚的海洋,探索神秘莫测的海洋动物世界,认识千奇百怪的生命,了解各种有趣而又鲜为人知的海洋动物生活习性。同时,揭开生物资源与人类之间的关系,从而增强人们保护海洋生物的意识。揭开神秘大洋的面纱,给青少年全方位的有关海洋知识与科技的体验。
  • 地理未解之谜(世界未解之谜精编)

    地理未解之谜(世界未解之谜精编)

    本书是《世界未解之谜精编》系列之一,该系列精心收集了众多千奇百怪、扑朔迷离的世界未解之谜,内容涉及宇宙、生物、地理、飞碟、人体、恐龙、宝藏、百慕大、历史、金字塔、文化等多个领域,书中令人耳目一新和不可思议的未解之谜,给予了人类新的思索。人类究竟创造了多少奇迹,又留下了多少谜团,有待我们进一步探索和研究……我们深信,通过不断的努力,未知一定会变为已知。让无数探寻声化做利刃,刺破一桩桩人类千年未解之谜。
热门推荐
  • 天行

    天行

    号称“北辰骑神”的天才玩家以自创的“牧马冲锋流”战术击败了国服第一弓手北冥雪,被誉为天纵战榜第一骑士的他,却受到小人排挤,最终离开了效力已久的银狐俱乐部。是沉沦,还是再次崛起?恰逢其时,月恒集团第四款游戏“天行”正式上线,虚拟世界再起风云!
  • 你要不要到我的网里来

    你要不要到我的网里来

    寻找真相是我必须做的事,你也是我必须得到的人,我织网捕猎,而你也休想离开我的手掌心。女主有点病娇,不过只有当身边认可的人受到威胁才会显露,男主也不是小白,有自己的能力。主要来说,这次想写的是有点大女主文的悬疑故事,当然HE。
  • 天上掉下一只男朋友

    天上掉下一只男朋友

    十七岁的姜一只因为喝大了误打误撞穿越到了十年后,还来不及为自己消逝的青春哀叹,凭空出现了一个男朋友。小奶狗长得帅又多金,最重要的是超级宠她。天上掉下一只男朋友怎们办?
  • 农门恶女惹不起

    农门恶女惹不起

    喻灵被迫穿越,成了古代山村里的一个臭名昭著的懦弱孤女,人人可欺。村民厌恶不喜恶言相向,闺蜜恶毒算计,意中人人面兽心是个负心汉,只想着压榨她的价值……还没等喻灵发表一下感概,那个让她被迫穿越的人就告诉她:这是你的前世。喻灵:……然后那人又说:后来你这前世黑化了,犯下了滔天罪行,你是来还债的。【简介无能,请看内正文】【会有修真元素,不喜慎入】
  • 斗罗大陆之生命之塔

    斗罗大陆之生命之塔

    传闻斗罗大陆之上又出现了一个天才,据说她打遍天下无敌手!蓝枫听后怒摔:我明明只是个弱小又可怜的辅助系,如果等我知道这是谁瞎传的……啊大佬等等我,我真的很弱小,请让我这个弱小的辅助系抱一下大腿!某大佬:……***蓝枫从来没想过自己还能赶上穿越的潮流,竟然还是书穿。为了回家,她只有,也只能有一个目标,那就是——成神!(尊重原著,时间线请参考龙王传说之前绝世唐门之后)
  • 武域掌天

    武域掌天

    武者掌天,自成一域。且看少年杨硕,如何一步步成为绝世强者。
  • 穿成校草的炮灰女友

    穿成校草的炮灰女友

    年仅16岁的却有硕士学历的学霸君深穿书了,在书里的世界君深没有爱她的姐姐君清,却有爱她如命的父母。君深表示这个她可以接受,但作为书中的炮灰女配,知道原主在书中的结局后君深对原主产生了深深地同情。原主君深学渣一枚,因为在校女扮男装喜欢上了校草+学霸云琛,但云琛以为君深心理扭曲,在君深的一次次告白后终于爆发,这让君家陷入了水深火热之中,最后原主君深也因此和父母一起被赶出君家。而穿书过来的君深知道原主最后的结局带着人不犯我我不犯人,人若犯我,我弄死你的想法进入了七中。但冥冥之中一切都变得不一样了……——————看着眼前把她壁咚的男生,君深想一掌拍死他,这和书中云琛的高冷人设一点也不一样!“你想干嘛?”君深面无表情地看着眼前的云琛。“不干什么,就是想问问你有没有喜欢的人。”“没有。”君深冷漠的回答。“那太好了,我喜欢你,和我在一起吧。”云琛双眼冒光。——————这是一个双学霸联手称霸校园,一起进步,顺便谈一场甜甜的恋爱的校园故事。
  • 校霸的小同桌

    校霸的小同桌

    “喂,这题怎么写?”“这个很简单的”“是吗?你再看看”宋若意看着纸上的“我怎样才能得到你的喜欢”
  • 吉檀迦利·园丁集

    吉檀迦利·园丁集

    《吉檀迦利园丁集(精)》是诺贝尔文学奖首位亚洲得主泰戈尔代表诗作。《吉檀迦利》以轻快、欢畅的笔调歌唱生命的枯荣、现实生活的欢乐和悲哀,表达了作者对祖国前途的关怀。1913年泰戈尔凭以获得诺贝尔文学奖。《园丁集》则是一部“关于爱情和人生的”抒情诗集,语言精美,读之可以嗅到百花的芳香。泰戈尔的作品对青少年有重大启迪意义,青年的冰心正是在泰戈尔的影响下写出了《繁星·春水》而轰动当时的中国文坛。
  • 无限六道行

    无限六道行

    科技创造未来,不久的后,游戏又更新新的篇章,名为仙行,传闻能利用量子将人传送至游戏世界。玩家林承,入了游戏,却因游戏要求,困在游戏中,被迫完成游戏要求的限制,方可回到地球,林承沉浸其中,努力过着生活但仅想要平凡度过余生的林承却因机缘,大败游戏里的天才NPC,吊打曾经的封测玩家,致使他声名远播,平凡一生变得不再平凡。但诡异的事,仙行任务结束,游戏修为并不因游戏结束而结束,尔后魔行,神行,佛行,鬼行,开始陆续出现,林承为一探究竟,为找回伙伴,又入了游戏,解开游戏的迷惑。(ps,六道分别为仙道,魔道,神道,阿修罗道,鬼道,人道,各成一界。求支持,求推荐,求收藏。)