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密度計原理

作者：科思發(fā)布時間：2024-01-12 12:04:22來源：admin

一

、簡介

密度計是將現(xiàn)代微電子技術(shù)與阿基米德原理相結(jié)合而研發(fā)出來的新型密度測試儀器。

此儀器改變了傳統(tǒng)密度測試的繁瑣操作

，對不規(guī)則樣品均可進行快速準確的測量

。操作極其簡單方便，減少了很多外部因素對測量結(jié)果的影響

，能滿足現(xiàn)代產(chǎn)品生產(chǎn)及新材料研究過程中對密度的高精度

，高效益的測量要求。

二

、原理

通過浮力與密度計算公式的推導(dǎo)與變換

，首先利用其稱重功能稱出產(chǎn)品重量，并按記憶鍵存儲之

，然后通過特殊裝置測量出產(chǎn)品在水中所受到的重量

，按下記憶鍵后直接顯示密度值。

此密度值是以實際水溫下的密度值為參考標準

。

二

、體積、浮力

、水中所受到的重量之間的說明

古希臘世界最偉大的科學(xué)家阿基米德大約出生于公元前287年

，他的國家是位于南意大利西西里島的敘拉古。他的父親是一位天文學(xué)家

，與敘拉古國王亥尼洛二世有親戚關(guān)系

。

阿基米德在11歲時，就到埃及的文化中心亞歷山大城去學(xué)習(xí)

，進入了歐幾里德創(chuàng)辦的數(shù)學(xué)學(xué)校

，在那里他學(xué)習(xí)了數(shù)學(xué)

、天文學(xué)、物理學(xué)等有關(guān)方面的知識

。

阿基米德在亞歷山大城學(xué)習(xí)一段時間后

，頓生思鄉(xiāng)之情，便回到了自己的祖國——西西里島的敘拉古

。敘拉古城國王見他在國外留學(xué)多年

，也不問其學(xué)識深淺，一見面就給他出了個難題

。原來一年一度的盛大祭神節(jié)就要來臨了

，亥尼洛國王交給金匠一塊純金，命令他制造出一頂精巧

、華麗的王冠

。王冠制成之后，國王拿在手里掂了掂

，感覺有點輕

。他叫來金匠問是否摻了假。金匠以腦袋擔(dān)保

，并當(dāng)面用秤來稱

，王冠與原來金塊的重量一兩不差。但是

，如果摻上別的東西也是可湊足重量的

。國王既不能肯定有假，又不相信金匠的誓言

，于是把阿基米德找來

，要他解此難題。

一連幾天

，阿基米德閉門謝客

，冥思苦想，由于實心的金塊與鏤空的王冠外形不一樣

，不把王冠砸碎鑄成金塊

，便無法求算其體積，也就無法驗證是否摻了假

，他絞盡腦汁也沒有想出一個好辦法

。

這阿基米德有一個怪毛病，家里桌上有了灰塵

，從不讓擦掉

，他要在桌上畫個半天，因為當(dāng)時還沒有紙筆

。更有甚者

，他還常在自己身上涂畫

。當(dāng)時人們用一種特制的泥團當(dāng)肥皂。這天

，他準備洗澡

，可是剛脫了上衣，就抓起一團泥皂在肚子上

、胸脯上涂畫起來

，畫了三角又畫圓，邊畫邊思考那頂惱人的王冠

。這時他的妻子走進來

，一看就知道他又犯毛病了

，二話沒說

，便一把將他推入浴池。他一面掙扎

，一面喊道：“不要弄濕了我的圖形

！”但是哪由分說，夫人逼阿基米德洗澡

，也是常事了

。他話音還沒落，已“撲通”一聲跌入浴池中

，夫人掩門而去

。誰知這一跌卻使他的思路從那些圖形的死胡同里解脫出來，他注視著池沿

，原來池水很滿

，他身子往里一泡，那水就順著池沿往外溢

，地上的鞋子也淹在水里

，他急忙探身去取。而他一起身水又立即縮回池里

，這一下他連鞋也不取了

，又泡到水里，就這樣一出一人

，水也一漲一落

。夫人剛走出門外，正要去干別的事

，忽聽那水池里啪啦啦地響

，水唰啦啦地在地上亂流。她停步返身

，正要喊：“連洗澡也不會了?div id="jpandex" class="focus-wrap mb20 cf">?div id="jpandex" class="focus-wrap mb20 cf">！”忽然阿基米德光著身子，濕淋淋地沖出門來把她碰了一個趔趄

，她忙伸手去抓

，滑溜溜地沒有抓住。這時

，阿基米德已沖到街上

，高喊著“優(yōu)勒加！優(yōu)勒加?div id="jpandex" class="focus-wrap mb20 cf">。ㄒ饧凑业搅耍狈蛉诉@回可真著急了

，嘴里嘟囔著“真是瘋了，”便隨后也追了出去

。街上的人不知發(fā)生了什么事情

，也都跟在后邊追著看。阿基米德頭也不回地向王宮跑去

。

原來

，阿基米德由澡盆溢水聯(lián)想到王冠也可以泡在水里，溢出水的體積就是王冠的體積

，而這體積與同等重的金塊的體積應(yīng)該是相同的

，否則王冠里肯定有假。也就是說

，同等重量的東西如果泡進水里而溢出的水不一樣

，那肯定它們是不同的物質(zhì)。每一種物質(zhì)和相同體積的水都有一個固定的重量比

，這就是比重

。直到現(xiàn)在，物理實驗室里還有一種求比重的儀器

，名字就叫“優(yōu)勒加”

，以紀念這一不尋常的發(fā)現(xiàn)。

阿基米德跑到王宮后立即找來一盆水

，又找來同樣重量的一塊黃金

，一塊白銀，分兩次泡進盆里

。白銀溢出的水比黃金溢出的幾乎要多一倍（現(xiàn)在我們已確切地知道

，白銀的比重是10.5，黃金的比重是19.3）

。把王冠和金塊分別泡進水盆里

，證實王冠里確實是摻了白銀。通過這件事，國王對阿基米德的學(xué)問佩服至極

。

煩人的王冠之謎總算解決了

，阿基米德那愁鎖的眉頭剛剛舒展了一點，可是心里又結(jié)上了另一個疙瘩

，他的思維永不肯停息

。原來，希臘是個沿海國家

，自古航海事業(yè)發(fā)達

。阿基米德自從在澡盆里一泡，發(fā)現(xiàn)物體排出的水等于其體積后

，那眼睛就整天盯住海里各種來往的貨船

，有時在海灘上一站就是一天。那如癡如醉的樣子常引得運貨的商人和水手們在他的背后說三道四

。這天他和好友柯倫又到海邊散步

，還沒有走多遠就停在那里。柯倫知道他又有什么想法了，正要發(fā)問

，阿基米德卻先提出一個問題：“你看

，這些船為什么會浮在海上？”

“這很簡單

，因為它們是木頭做的

。”

“你是說

，只有比水輕的東西才可以浮在水上嗎

？”

“當(dāng)然只能如此?div id="4qifd00" class="flower right">

！?

可是你看那些人從船上背下來的箱子

，那些金銀玉器，那些刀槍兵器

，哪個不比水重

，為什么它們裝在船上就不會沉到水里？”

柯倫一時答不上來

。阿基米德又說：“我要是把一艘船拆成一塊塊的木板

，再把木板和那些貨物捆在一起，拋到海里

，你說會不會沉入海底

？”

柯倫驚得目瞪口呆。

“老朋友，你真的要拆一艘貨輪作試驗嗎

？”他知道阿基米德搞起實驗來是什么都想得出

、干得出的。

阿基米德淡淡一笑說：“不會

，不會

。”他從柯倫吃驚的眼神里知道自己在別人眼里好像是瘋子

?div id="m50uktp" class="box-center"> ！拔蚁耄覀兛倳业搅硗獾膶嶒炥k法的

?div id="d48novz" class="flower left">

！?

從此后，海灘上就再也看不見這一對好友的身影了

。原來

，他們呆在家里，圍著陶盆

，要尋找“浮力”

。阿基米德把一塊木頭放在滿滿一盆水里，陶盆排出的水量正好等于木頭的重量

，他記了下來

；又往木頭上放了幾塊石子，再排出的水又正好等于石子加木頭的重量

，他也記了下來

；他把石頭放到水里，用秤在水里稱石頭

，比在空氣中稱輕了許多

；這個輕重之差又正好等于石頭排出的水的重量……。阿基米德將身邊能浸入水的物體都這樣一一試驗

，終于拿起一根鵝毛筆在一張小羊皮上鄭重地寫下了這樣一句話：

“物體在液體中所受到的浮力

，等于它所排出同體積的液體重量?div id="d48novz" class="flower left">

！?

接著他將那些實驗數(shù)據(jù)整理好

，開始書寫一本人類還從沒有過的科學(xué)新書《浮體論》。這本書當(dāng)時沒有印刷出版

，書的手稿在阿基米德死后2000年才在耶路撒冷圖書館被人發(fā)現(xiàn)

。

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