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我国古代对浮力的认识及应用

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我国古代对浮力的认识及应用

发布日期:2016/4/7 10:31:08 点击:1269

                我国古代对浮力的认识及应用

     大约在殷商时期,我们的祖先就开始认识和应用浮力了,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。人们利用它来载人和装运收获的猎物。后来又发展到用木板做成船体,在江河中代替独木舟航行。随着生产和技术的发展,以后各个朝代对船的形状和结构又进行了多次改进,使木船不仅能在内河、湖泊中航行,还制造了能适用于大海、大洋中航行的大型船舶。明朝时的郑和出使西洋用的大型“宝船”船队,其船体在结构上合理、精致、美观,都达到了古代造船工艺史上的颠峰。这一伟大的成果,是古代造船史上非常光辉的业绩,是我们祖先对世界航海事业作出的伟大贡献。

      浮桥是我国古代历史上应用浮力的伟大奇迹,在公元前8世纪周朝时就得到了广泛的应用。在以后的年代,发展到不仅可以在小河上架起浮桥,而且像黄河这样的大河上也架起了浮桥。相传在11世纪初,在蒲州附近潼关以北的黄河上曾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,然后再把船中的泥土除去,利用大船所受的浮力,把铁牛拉上来。

       利用物体的沉浮原理估测液体的密度,在我国的宋、元时代已经开始。根据有关文献记载,密度的测定主要是和古代的制盐业密切联系的,即由于估测盐水的需要,发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。选用体积大体相同,而质量不同的莲子十粒,当把莲子放在盐水中时,如果这些浮沉子──莲子有5粒以上浮起,说明盐水是最浓的;如果有三四粒莲子浮起,说明此盐水是浓盐水;如果不足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。如果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,选一粒轻重合适的莲子,放在竹筒内,当把待测的盐水放入竹筒中时,如果莲子浮在水面上成横倒形,则盐水最浓;如果成垂直形,则盐水次浓;如果莲子沉而下浮,则盐水不浓。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入了。