你有没有发觉,石头和木头在水里如同是两个不合群的家伙,石头总是沉到水中,而木头总是漂在湖面。它们为何不肯相互紧靠一点呢?这或许是由于它们的密度不同。这么,哪些是密度呢?密度就是一个物体有多重。也就是说,密度越大,说明物体越重;密度越小,说明物体越轻。
我们可以用一个简单的事例来理揭秘度。假定你有两个相同大小的袋子,一个袋子里装满了棉花水的密度单位是啥,另一个袋子里装满了石块。你认为那个袋子更重呢?其实是装石块的袋子更重。这是由于石块的密度比棉花的密度大得多,所以同样大小的石块比棉花重得多。假如我们把袋子换成立方米(方)作为单位,这么石块的密度大概是7.9吨/方,而棉花的密度大概是0.1吨/方。
石头和木头的密度又是多少呢?不同种类的石头和木头的密度都不一样,但通常来说,石头的密度都比木头的密度大。诸如,大理石的密度大概是2.6~2.8吨/方,而杉木的密度大概是0.5吨/方。这就意味着同样大小的大理石比杉木重得多。
这么,密度和沉浮有哪些关系呢?虽然,沉浮取决于物体和水之间谁更重。假如物体比水重,这么物体都会坠入水底;假如物体比水轻,这么物体都会飘浮在水上;假如物体和水一样重,这么物体都会漂浮在水底。
我们可以用一个生活中常见的现象来说明这个道理。当我们把冰块装入水底时,冰块会悬浮在海面上。这是由于冰块(固态水)比水(液态水)轻。冰块的密度大概是0.9吨/方,而水的密度大概是1吨/方。所以冰块比水轻一点点。当冰块逐步熔化成水时,它们之间的重量就越来越接近了,所以冰块会渐渐下沉到水底。
同理,当我们把石头和木头装入水底时,石头会坠入水底而木头会悬浮在湖面上。这是由于石头(固态)比水(液态)重,而木头(固态)比水(液态)轻。诸如,假如我们把石材和杉木装入水底,这么大理石比水重好多,而杉木比水轻好多。所以砂岩会坠入水底而杉木会悬浮在海面上。
通过前面的剖析,我们可以晓得石头和木头为何不是水里的好同事了。这或许就是由于它们和水之间存在着不同程度的重量差别。其实,并不是所有石头就会坠入水底或则所有木头都能漂上去。假如石头或则木头本身有空洞或则开裂等结构缺陷,这么它们可能会改变自身或则包含其他物质(如空气)在内部产生复合容积或则复合质量,并影响它们和水之间的重量关系。
你有没有想过,为何物体在水里会遭到一个向下的力呢?这个力又是从那里来的呢?这似乎和一个称作阿基米德原理的数学定理有关。这么,哪些是阿基米德原理呢?
阿基米德原理是由古意大利科学家阿基米德发觉的。他以前说过:“给我一个支点,我能够撬动月球。”这句话说明了他对杠杆原理的深刻理解。但他除了对杠杆原理有所贡献,他还对压强有所发觉。他发觉,当一个物体溶入液体中时,它会遭到一个等于它所排开的液体重量的向下的力,这个力就称作压强。这就是阿基米德原理的内容。
我们可以用一个有趣的故事来说明阿基米德原理是怎样被发觉的。传说在公元前三世纪,西西里岛的国王希罗二世想要制做一顶金王冠,于是他把自己典藏的铁锭交给了一个金匠。金匠用铁锭制做了一顶漂亮的王冠水的密度单位是啥,交还给了国王。但国王怀疑金匠偷偷掺了一些银子在王冠里,于是他找到了阿基米德,让他帮忙检验王冠是否纯银。阿基米德接受了任务,但他不晓得怎么检验王冠而不受损它。
有三天,阿基米德去浴池泡澡时,他发觉当他步入浴盆时,水位会上升,并溢出浴盆;当他离开浴盆时,水位会升高,并恢复原状。他忽然意识到,这个现象可以拿来检验王冠是否纯银。他激动地跳出浴盆,高喊“尤里卡!尤里卡!”(意思是“我找到了!我找到了!”),之后光着身子跑回去去做实验。
阿基米德的实验方式是这样的:首先,他用天平称出王冠和一块与王冠重量相等的纯铁锭的重量;之后,他把王冠和纯铁锭分别挂在天平的两端,并把天平装入水底;最后,他观察天平是否平衡。假如王冠和纯铁锭在水底依然平衡,说明它们排开了相同重量的水,也就说明它们有相同的密度,也就说明王冠是纯银;假如王冠比纯铁锭在水底更轻,说明它排开了更多重量的水,也就说明它有更小的密度,也就说明王冠掺了银子。
通过这个实验,阿基米德证明了王冠确实掺了银子,并揭露了金匠的欺诈行为。同时,他也发觉了压强与排水量之间的关系,并总结出了阿基米德原理。
然而,你有没有发觉,有些物体在水里的沉浮状态并不符合我们的常识呢?诸如,为何有些石头可以飘浮在水上呢?为何有些木头会坠入水底呢?这种现象背后又有哪些科学原理呢?让我们一上去探求一下吧。
为何有些石头可以飘浮在水上呢?这或许是由于那些石头的密度比水小。这可能是由于那些石头本身有空洞或开裂等结构缺陷,造成它们的容积减小而质量不变,因而减少了它们的密度。也可能是由于那些石头富含一些轻质的杂质,如有机物或气泡等,造成它们的质量减少而容积不变,因而减少了它们的密度。
为何有些木头会坠入水底呢?这似乎是由于这种木头的密度比水大。这可能是由于这种木头本身富含大量的水份或其他重质的物质,造成它们的质量减小而容积不变,因而降低了它们的密度。也可能是由于这种木头经过了加工或处理,如切割、干燥、涂漆等,造成它们的容积增大而质量不变,因而降低了它们的密度。
为何有些物体在水里会变轻呢?这似乎是由于那些物体在水里遭到了压强。按照阿基米德原理,压强等于物体所排开液体的重量。所以当物体溶入液体中时,它就相当于乘以了液体的重量。比如,当我们把一个石块装入水底时,我们会发觉它比在空气中更容易举上去。这是由于石块在水中遭到了一个向下的压强,抵消了一部份石块自身的重力。
我们发觉,密度和沉浮除了是一些化学现象,并且是一些有趣和实用的知识。它们可以帮助我们解释和探求我们周围的世界,也可以迸发我们创造和发明一些有用的东西。希望还能帮助你学习和理揭秘度和沉浮这个重要而有趣的数学主题,也希望你还能保持对科学知识的好奇心和探求精神,不断发觉和创造新的事物。