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三国时期有个早卒的神童叫曹冲(196—208年),他是曹操的儿子.他曾经提出“以舟称象”.没有现代的衡器而要称量几吨重的大象是令人为难的,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到刚才那个记号为止,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,正是浮力原理具体运用.在中国历史上,据记载,有比曹冲更早的类似故事.东周燕照王(公元前311—前279年在位)有一大猪,他命司衡官以杆秤衡之.结果,折断十把杆秤,猪的重量还没有秤出来.他又命水官以浮舟量之,方知猪的重量.
除了以舟称物之外,以舟起重也是中国人的发明.据史籍记载,蒲津大桥是一座浮桥.它以舟为桥墩,舟与舟之间架板为桥.唐开元十二年(724年)在修理该桥时,为加固舟墩,在两岸维系巨缆,特增设铁牛八只作为岸上缆柱.每头铁牛重数万斤.
宋庆历年间(1041—1048年),因河水暴涨,桥被毁坏,数万斤的铁牛也被冲入河中.该桥毁后二十余年,真定县僧人怀丙提出打捞铁牛、重修蒲津桥的主张.
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(1501—1576年)用于打捞沉船.
当时和尚怀丙派水性好的人潜到水底,摸清铁牛沉在了什么地方.又叫人把两艘大木船并排挂在一起,船上装满泥沙.两木船之间还用结实的木料搭了个架子.怀丙亲自带人把两艘装满泥沙的木船划到铁牛沉没的地方.又请熟悉水情的人带着绳索潜到水底,用绳索把铁牛绑牢.将绳索拉紧,把绳索的另一端捆在两船之间的架子上.
准备工作做好之后,怀丙命人把船上的泥沙扔到河里去,泥沙被一铲一铲地扔河里,大船慢慢地上升,终于把铁牛从淤泥里拔了出来.怀丙又叫人把船划到造浮桥的地方,两艘大船拖着没在水里的铁牛,回到了它们原来的位置.
每只铁牛重达上万斤,怀丙为什么能把铁牛从河底的淤泥中拔出来呢?
两只木船原来装满了泥沙.泥沙很重,木船吃水很深,也就说,木部排开的水很多,受到的浮力很大.根据物体的浮沉条件,此时木船受到的浮力,等于船身的自重加上泥沙的重力.当把泥沙扔到河里,船上的泥沙减少,两木船受到的浮力超过了船身的自重加上余下的泥沙的重力.最初,船不上浮,因为它被绑在绳索下的铁牛拖住,随着泥沙的不断抛出木船,绳索对铁牛的位力越来越大,直到多余的浮力超过了铁牛在水里的重力和淤泥、河水对铁牛的作用,铁牛就逐渐从淤泥中拔出来.
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