我国古代对浮力的认识及应用

1、.我国古代对浮力的认识及应用对浮力的认识和应用，是古代流体力学研究的重要内容。在这方面，中国古代劳动人民积累了丰富的理论经历。一、应用浮力定性断定物体质量分布是否均匀早在先秦时期，古人就对物体的浮沉特性有所认识，并在消费理论中有非常巧妙的应用。例如在?考工记·矢人?篇中，“矢人在确定箭杆各部分的比例时，采用的方法是： “水之，以辨其阴阳；夹其阴阳，以设其比；夹其比，以设其羽。就是说，把削好的箭杆投入水中，根据箭杆各部分在水中浮沉情况，断定出其相应的密度分布，根据这一分布来决定箭的各部分的比例，然后再按这个比例来装设箭尾的羽毛。这种根据箭杆各部分浮沉程度断定其相应质量分布的方法是符合科

2、学的，也是非常巧妙的。?考工记·轮人?篇在规定车轮的制作标准时，也应用了水的浮力。为确保车轮“揉辐必齐，平沈必均，“轮人采用的方法是：“水之，以眡其平沈之均也。意思是说，要测量木制轮子各处质量是否均匀，只要把它放在水中，测量其各处浮沉程度是否一致即可。假如浮沉程度一致“平沈，轮子各处质量分布必然是均匀的“必均。二、应用浮力定量测定物体的重量三国时期有个神童叫曹冲，是曹操的儿子，他曾经提出“以舟称象。据?三国志?记载：“冲曰：置象大船之上，而刻其水痕所至，称物以载之，那么校可知。曹冲说：把大象赶到船上，记下船在河中下沉的位置；然后，将大象拉上岸，把石头陆续装入船中，直到装载石头的船下沉

3、到刚刚那个记号为止，再分别称出船中石头的重量，石头的总重就是大象的重。曹冲称象的方法，正是浮力原理详细运用。三、应用浮力起重大约在殷商时期，我们的祖先就开场认识和应用浮力了，是世界上应用浮力最早的国家之一。当时是利用较大的独木，从中间挖成槽形，放在江河的水中漂流，称为独木舟。周朝以后浮力得到进一步应用，不仅木船已普遍使用，还学会了将很多船连在一起，上铺木板架成浮桥，浮桥是我国古代历史上应用浮力的伟大奇迹。以舟起重也是中国人的创造，相传在11 世纪初，在蒲州附近潼关以北在黄河上架起一座很大的浮桥，浮桥的缆绳用8只铁牛系住，这些铁牛立于两岸，每只铁牛重数万斤。后来由于洪水泛滥，浮桥被冲垮，铁牛也沉

4、入河中。如何把铁牛打捞起来，在当时的条件下，是比较困难的。和尚怀丙派人潜入水中，用铁索把铁牛和两只装满泥土的大船系在一起，然后再船中的泥土除去，利用大船所受的浮力，把铁牛拉上来。怀丙是中世纪伟大的工程力学家。他创造的浮力起重法，曾在十六世纪由意大利数学家卡丹用于打捞沉船。四、利用物体的沉浮原理估测液体的密度在我国的宋、元时代，密度的测定主要是和古代的制盐业亲密联络的，即由于估测盐水的需要，开展了液体密度的测量技术，为晒盐业提供了条件。11世纪，姚宽在台州做官时，为了检查盐商是否舞弊，他首创了一种简单的估测盐水密度的方法。选用体积大体一样，而质量不同的莲子十粒，当把莲子放在盐水中时，假如这些浮沉

5、子莲子有5粒以上浮起，说明盐水是最浓的；假如有三四粒莲子浮起，说明此盐水是浓盐水；假如缺乏3粒莲子浮起，说明此盐水是稀盐水。到了元代，经进一步改进，制造了便于携带的简单装置。取四个莲子，分别用四种不同浓度的盐水浸泡，放在一个竹筒内，便成为简单的测定盐水浓度的装置。假如要测某种盐水的浓度，只要把待测盐水的一小部分装入筒内，观察各类莲子浮起的情况，便可以估测盐水的浓度。到了明代，测定盐水浓度的方法进一步简化，选一粒轻重适宜的莲子，放在竹筒内，当把待测的盐水放入竹筒中时，假如莲子浮在水面上成横倒形，那么盐水最浓；假如成垂直形，那么盐水次浓；假如莲子沉而下浮，那么盐水不浓。我国古代这种简单估测盐水浓度的方法，与现代密度计的原理相似，这说明我国古代对浮力的研究与应用已经相当深化了。我国汉代曾创造过一种做军事信号用的灯笼孔明灯。之所以叫孔明灯，一来是做出来后的天灯有点像孔明先生所戴的帽子，二来民间传说是孔明创造的。它的构造可分为主体与支架，主体大都以竹篦编成，次用棉纸或纸糊成灯罩，底部的支架那么以竹削成的篦组成。在灯笼的下面放一个小碟，盛上松脂点燃松脂时，灯笼扎就能腾空而起，