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阿基米德:杠杆理论的科学总结

时间:2023-11-23 理论教育 版权反馈
【摘要】:阿基米德的滑轮装置就是杠杆理论的实际应用。阿基米德是第一个对杠杆作用的原理进行科学总结,并上升到理论的人。虽然人类很早就懂得用杠杆来减轻劳动强度,提高工作效率,发明了早期的工具和机械,但是在阿基米德以前,谁也没有进行过科学的总结。阿基米德从日常生活司空见惯的现象中,经过观察和实验,从物体重心的观点出发,对杠杆的平衡条件做了数学证明。

阿基米德:杠杆理论的科学总结

阿基米德在亚历山大城学习归来,回到他的故乡叙拉古,已是公元前240年。他提任亥厄洛国王的顾问,继续从事他醉心的数学力学的研究。但是不学无术的亥厄洛国王对阿基米德并不满意,他常常用责备的口吻问阿基米德:“为什么你的研究只停留在学问的游戏上,而不能解决实际的重大问题?你所研究的学问到底对实际生活有什么利益?”

有一次,国王又说:“要你实际表演,不要空洞的理论……”这时,一向谦恭的阿基米德望着国王说:“陛下,给我一个支点,我可以举起地球!”“开什么玩笑,到哪里去找一个支点能把地球举起来呢?你倒是说呀!”国王很不高兴

“这样的支点是没有的。”阿基米德说。

“那不就得了!”国王说,“要叫人信服力学的威力,怎么可能呢?”阿基米德这时向国王鞠了一躬,“不,陛下,你误会了!”他郑重其事地说,“我能够用实例来证明我的观点……”

“好呀,我倒要看看你是怎样证明的……”

这次谈话没过多久,亥厄洛国王叫人造了一艘大船。过去,这样大的船下水,要几百个奴隶齐心协心地推,才能推动它。亥厄洛国王决定考一考阿基米德。“他不是夸下海口可以举起地球吗,这次,先让他一个人把大船推下海吧。”国王心想。

国王把阿基米德找来,宣布了他的决定,他原以为阿基米德会一口拒绝的,不料阿基米德却认真地点点头:“好吧,我试试看……”

这天,天气晴朗,雪白的海鸥不时掠过蔚蓝色的海面,微微起伏的波浪在阳光下闪着银光,是个好日子。

海边的船坞热闹非凡,居民几乎倾城而出,把海滩围得水泄不通,人们你一言、我一语,大声喧哗或窃窃私语,汇成潮水般的声浪。

有人说:“阿基米德今儿准要失败。”

有人说:“咳,这个聪明人准是发疯了!”人们说着闹着,对着造船架上的大船指指点点。

那是一艘漂亮的三桅大木船,船身雕刻着非常精细的图案,既结实又威风。船上还有许多人,他们是奉国王之命,加重大船的重量的。

这会儿,大船也骄傲地扬起船头,好像说:“是谁说一个人可以把我推动?”

突然,沸腾的人群一下子平静下来,亥厄洛国王和阿基米德登上了平台,千万双眼睛一下子从四面八方集中在他们的身上。

国王坐下之后,用手指着大船,笑眯眯地说:“呶,就是它。怎么样?现在认输还来得及……”

阿基米德却很冷静地说:“陛下,请您稍等片刻。”(www.xing528.com)

说罢,他就忙开了。手下的人按照他的吩咐也七手八脚地忙起来。围观的人们觉得眼睛不够用,一会儿跟着阿基米德转,一会儿盯着他们跑来跑去的身影,简直眼花缭乱。

这时,只见阿基米德指挥奴隶们往大船上系了一根粗粗的长绳,又在平台上装了一组滑轮,把一个带手柄的螺旋式的东西固定在平台上。

“好了吗?好了吗?”国王有点沉不住气,探着身子连连发问。阿基米德没有回答,像是存心让国王大吃一惊似的,他一只手攥着螺杆柄,缓缓地摇起来。

人们屏住呼吸,目不转眼地盯住大船。

嘿,那挤满了人的大船竟然慢慢地、慢慢地滑动了。

“哗——”就像平地卷起了一阵狂风,人群中欢声鼎沸:“看啊、快看啊,大船动了!动了!”

“呵呵,他没有疯!”

亥厄洛国王揉揉眼睛,果然,大船正稳稳当当地滑行。再看看阿基米德,他正得意地微笑呢。

国王惊呆了,他明白,站在自己面前的阿基米德,是一个无所不能的人。阿基米德的滑轮装置就是杠杆理论的实际应用。不过,如果按阿基米德的说法,给他支点,就能举起地球,那么要做到这点可不像移动大船那样容易。因为地球的质量很大,必须有一根长得只能是想象中的杠杆才能轻轻将它举起,这根杠杆的长臂要比短臂长100000000000000000000000倍。

但在理论上,阿基米德又是成立的。

阿基米德是第一个对杠杆作用的原理进行科学总结,并上升到理论的人。

他经常观察奴隶们劳动的场面,当奴隶们搬运巨大的石块时,他们把撬棍的一头放在石块下面,另一头放在自己肩上,使劲一扛,石块就挪动了。然后,重复刚才的运动,石块就越来越接近目的地。奴隶们用这样的方法,从很远的地方运来了石块,盖起了美丽、庄严、宏伟的宫殿和金字塔

阿基米德也曾在尼罗河泛舟,他和朋友们一下一下地摇着桨,摇着、摇着,他发现杠杆的原理通过桨、通过船的移动而表现出来。

虽然人类很早就懂得用杠杆来减轻劳动强度,提高工作效率,发明了早期的工具和机械,但是在阿基米德以前,谁也没有进行过科学的总结。阿基米德从日常生活司空见惯的现象中,经过观察和实验,从物体重心的观点出发,对杠杆的平衡条件做了数学证明。他在《论平面图形的平衡》这本著作中提出的杠杆定律和滑轮定律,直到今天还是一切机械设计的基础,在我们的生活和生产中不断创造新的奇迹。

阿基米德后来在保卫叙拉古、抵御罗马人战争中发明了起重机投石机等机械,正是杠杆原理的绝妙应用。

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