阿基米德发明了什么定律?详细一点!

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阿基米德定律
阿基米德(Archimedes, 公元前287～212年)是古希腊数学家、科学家和发明家．公元前287年生于古希腊在西西里岛的城邦叙拉古．他的父亲菲迪阿斯是一位天文学家,与叙拉古国王亥尼洛二世有亲戚关系．阿基米德是机械理论的创建者,当时社会对机械方面的创造发明是不重视的,认为这不是真正的科学,而阿基米德恰恰在这方面作出巨大贡献,以致闻名于世．阿基米德在11岁时,到埃及的文化中心亚历山大城去学习,进入欧几里德创办的数学学校．他的老师是欧几里德的学生卡农．阿基米德在那里学习数学、天文学、物理学等,经常几天不离开博物院、珍藏各种图书的大图书馆．他在埃及期间发明了提水的螺杆．这是一根很长的螺杆,装在一个圆筒里,把木螺杆底部放在水里,上部装在岸上,摇动木螺杆上的手柄,水就抽上来了．这种被称为阿基米德螺杆的吸水工具,至今还在埃及用来灌溉,在荷兰用于沼泽地区排水．阿基米德在亚历山大学习结束后就返回叙拉古,致力于数学研究,他不愿意充当“一名被人看不起的象叫花子那样唯利是图的商业和战争机器的制造者”,但是为了抵御罗马人的进攻,他接受了亥尼洛国王的命令,制造许多作战机器．亥尼洛国王逝世后,罗马人终于出兵攻打叙拉古,罗马将军马塞拉斯率领陆军和一个舰队攻城．阿基米德的奇才在战争中显露出来．据说他发明的放石炮、带着鸟嘴般巨大铁钳的木杆等,给敌军以沉重打击．公元前212年,罗马军队趁叙拉古人狂欢放松警觉的地方,偷袭攻入城内．当时阿基米德正在家中解答一个数学问题,他那样专心致志,忘记了周围的一切．一个罗马士兵闯入他家中,踩着阿基米德画在地上的图形．引起这位七十五岁的老人的极大愤慨．野蛮的侵略者竟一刀杀死了阿基米德．王冠之谜和阿基米德原理相传亥尼洛国王做了一顶金王冠．他怀疑工匠用银子偷换了一部分金子,国王要阿基米德查出它是不是纯金制成,并且不能损坏王冠．阿基米德捧着这顶王冠整天苦苦思索．有一天,阿基米德去浴室洗澡．他跨入浴桶,随着身子浸入浴桶,一部分水就从桶边溢出.阿基米德看到这个现象,头脑中象闪过一道闪电,“我找到了!”他忘记了自己裸露着身子,从浴桶中一跃而出奔向街头,狂呼“攸勒加、攸勒加!”(找到了)发现真理时精神上的快乐是一般人无法想象的,这一欢呼声就是流体静力学诞生的庆钟!阿基米德拿一块金块和一块质量相等的银块,分别放进一个盛满水的容器中,看有多少水排出．他发现,虽然金块和银块一样重,但银块排出的水却多得多．于是,阿基米德拿了与王冠质量相等的金块,放进盛满水的容器里,测出排出的水；再把王冠放进盛满水的容器里,看一看排出的水是否一样,问题就解决了．根据各种历史记载,我们不能肯定工匠是不是老实,这不是本质问题,我们不必花过多的精力去追究,而从这个实验却引出了重要的物理原理．阿基米德提出了物质密度的概念,制造出液体密度计,他还在《浮体论》一书中写道：物体浸在水中所减小的重力,等于其所排开的水重力．这就是著名的阿基米德原理．我将能移动地球阿基米德创始了机械学,发现了杠杆、滑轮、螺杆等的工作规律,利用这些机械可以挪动重物,改变用力的方向,或者增加物体运动的速度．传说有一天亥尼洛国王和阿基米德聊天,阿基米德说：“给我一个站立的地方,我将能移动地球．”亥尼洛笑着说：“你的声明是永远可靠的,因为你无法用事实证明它．”阿基米德并不服气,要求国王找一个非常重的东西,由他一个人来搬动．国王挑了一艘三桅大木船,要求阿基米德搬动它．阿基米德做了充分准备,在预定的那天,看热闹的人挤得人山人海．阿基米德在船坞上装了一个螺旋,还有一根很长的带摇柄的螺杆,密密麻麻的绳索和滑轮从大船连到螺杆上．阿基米德面对着国王不慌不忙地摇着手柄,奇迹出现了,大船果真在移动．阿基米德还让国王亲手摇动手柄,大船听话地向前移动．国王立即向大家宣布：大家听着,我下令,从今天起,无论阿基米德说什么,都要相信他．墓碑上的图案人们怀念阿基米德,根据他的遗愿,在他的墓碑上刻着一个有内接球体的圆柱体图案．为什么要选用这个奇特的图案?阿基米德生前找出了圆柱体的容积和其内接球体的体积之间关系,他制造了一个高度和直径相等的圆柱形的杯,和一个恰好能嵌入这个圆柱体的球体．阿基米德在圆柱形的杯中注满水,将球体放入杯中,水从杯中溢出,比较溢出的水和原有的水的体积,发现内接的球体的体积恰好等于圆柱体容积的三分之二,他对此发现引为自豪,要求在他死后铭刻在墓碑上．
二千一百九十年前,在古希腊西西里岛的叙拉古国,出现一位伟大的物理学家.他叫阿基米德（公元前287——212年）.阿基米德的一生勤奋好学,专心一志地献身于科学,忠于祖国,受到人们的尊敬与赞扬.阿基米德曾发现杠杆定律和以他的名字命名的阿基米德定律.并利用这些定律设计了多种机械,为人民、为祖国服务.关于他生平的详细情况,已无法考证.但关于他发明创造和保卫祖国的故事,却流传至今.
杠杆定律的确立
人们从远古时代起就会使用杠杆,并且懂得巧妙地运用杠杆.在埃及造金字塔的时候,奴隶们就利用杠杆把沉重的石块往上撬. 造船工人用杠杆在船上架设桅杆.人们用汲水吊杆从井里取水,等等.但是,杠杆为什么能做到这一点呢?在阿基米德发现杠杆定律之前,是没有人能够解释的.当时,有的哲学家在谈到这个问题的时候,一口咬定说,这是“魔性”.阿基米德却不承认是什么“魔性”.他懂得,自然界里的种种现象,总有自然的原因来解释.杠杆作用也有它自然的原因,他决心把它解释出来.阿基米德经过反复地观察、实验和计算,终于确立了杠杆的平衡定律.就是,“力臂和力（重量）成反比例.”换句话说,就是：小重量是大重量的多少分之一重,长力臂就应当是短力臂的多少倍长.阿基米德确立了杠杆定律后,就推断说,只要能够取得适当的杠杆长度,任何重量都可以用很小的力量举起来.据说他曾经说过这样的豪言壮语：
“给我一个支点、我就能举起地球!”
叙拉古国王听说后,对阿基米德说：“凭着宙斯（宙斯是希腊神话中的众神之王,主管天、雷、电和雨）起誓,你说的事真是稀奇古怪,阿基米德!”阿基米德向国王解释了杠杆的特性以后,国王说：“到哪里去找一个支点,把地球举起来呢?”
“这样的支点是没有的.”阿基米德回答说.
“那么,要叫人相信力学的神力就不可能了?” 国王说.
“不,不,你误会了,陛下,我能够给你举出别的例子.”阿基米德说.
国王说：“你太吹牛了!你且替我推动一样重的东西,看你讲的话怎样.”当时国王正有一个困难的问题,就是他替埃及王造了一艘很大的船.船造好后,动员了叙拉古全城的人,也没法把它推下水.阿基米德说：“好吧,我替你来推这一只船吧.”
阿基米德离开国王后,就利用杠杆和滑轮的子理,设计、制造了一套巧妙的机械.把一切都准备好后,阿基米德请国王来观看大船下水.他把一根粗绳的末端交给国王,让国王轻轻拉一下.顿时,那艘大船慢慢移动起来,顺利地滑下了水里,国王和大臣们看到 这样的奇迹,好象看耍魔术一样,惊奇不已!于是,国王信服了阿基米德,并向全国发出布告：“从此以后,无论阿基米德讲什么,都要相信他……”
称量皇冠的难题
在一般人看来,阿基米德是个“怪人”.用罗马历史学家普鲁塔克的话说：“他象是一个中了邪术的人,对于饭食和自己的身体全不关心.”有时候,饭摆在桌子上叫他吃饭,他好象没听见,仍旧在火盆的灰里画他的几何图形.他的妻子,要时时看守他.譬如他用油擦身的时候,便呆坐着用油在自己身上画图案,而忘记原来是作什么事的了.他的妻子更怕送他到浴堂里去洗澡,这个笑话是因为国王的一个新冠冕而引起的.
国王在前不久,叫一个工匠替他打造一顶金皇冠.国王给了工匠他所需要的数量的黄金.工匠的手艺非常高明,制做的皇冠精巧别致,而且重量跟当初国王所给的黄金一样重.可是,有人向国王报告说：“工匠制造皇冠时,私下吞没了一部分黄金,把同样重的银子掺了进去.”国王听后,也怀疑起来,就把阿基米德找来,要他想法测定,金皇冠里掺没掺银子,工匠是否私吞黄金了.这次,可把阿基米德难住了.他回到家里苦思苦想了好久,也没有想出办法,每天饭吃不下,觉睡不好,也不洗澡,象着了魔一样.
有一天,国王派人来催他进宫汇报.他妻子看他太脏了,就逼他去洗澡.他在澡堂洗澡的时候,脑子里还想着称量皇冠的难题.突然,他注意到,当他的身体在浴盆里沉下去的时候,就有一部分水从浴盆边溢出来.同时,他觉得入水愈深,则他的体量愈轻.于是,他立刻跳出浴盆,忘了穿衣服,就跑到人群的街上去了.一边跑,一边叫：“我想出来了,我想出来了,解决皇冠的办法找到啦!”
他进皇宫后,对国王说：“请允许我先做一个实验,才能把结果报告给你.”国王同意了.阿基米德将与皇冠一样重的金子、一块银子和皇冠,分别一一放在水盆里,看金块排出的水量比银块排出的水量少,而皇冠排出的水量比金块排出的水量多.
阿基米德对国王说：“皇冠掺了银子!”国王看了实验,没有弄明白,让阿基米德给解释一下.阿基米德说：“一公斤的木头和一公斤的铁比较,木头的体积大.如果分别把它们放入水中,体积大的木头排出的水量,比体积小的铁排出的水量多.我把这个道理用在金子、银子和皇冠上.因为金子的密度大,而银子的密度小,因此同样重的金子和银子,必然是银子的体积大于金子的体积.所 以同样重的金块和银块放入水中,那么金块排出的水量就比银块的水量少.刚才的实验表明,皇冠排出的水量比金块多,说明皇冠的密度比金块的密度小,这就证明皇冠不是用纯金制造的.”阿基米德有条理的讲述,使国王信服了.实验结果证明,那个工匠私吞了黄金.
阿基米德的这个实验,就是“静水力学”的胚胎.但他并不停留在这一点上,继续深入研究浮体的问题.结果发现了自然科学中的一个重要原理——阿基米德定律.即：把物体浸在一种液体中时,所排开的液体体积,等于物体所浸入的体积；维持浮体的浮力, 跟浮体所排开的液体的重量相等.
战争史上的一个奇观
公元前213年,罗马的军队由玛尔凯路率领进犯阿基米德的国家叙拉古.这时,年已七十五岁的阿基米德,也立刻竭尽自己的所有才能,帮助祖国,打击敌人.
罗马统帅玛尔凯路,接连攻下叙拉古的两座城后,更加狂妄自大.他认为,只要用五天的准备时间,就可以攻陷国都叙拉古城.但他恰恰没有想到,就是因为有一位热爱祖国的白发苍苍的老人阿基米德,就把他的一切计划打破了.
这场距今二千一百九十年前的战斗,被历史学家们称为：战争史上的一个奇观!
玛尔凯路率领着船队,从水上进攻叙拉古.他的每只战舰上的士兵都装备着弓箭、投石器和轻镖枪,要把叙拉古的守卫者赶下城去,然后通过架在战舰上的攻城机,让士兵冲进叙拉古.可是,阿基米德做了充分的准备.当敌人的舰队接近的时候,阿基米德就开动他制造的那些巨大的远程投射机器.远程投射机器能把二百多公斤的石块,投射一千多米远（相当于18世纪大炮的射程）.这些巨大的石块,象冰雹似地打在战舰上,打得玛尔凯路手忙脚乱,船沉兵死,一片惊慌.玛尔凯路只得急忙忙把剩下的战舰撤走.
玛尔凯路又决定夜间进攻.他以为夜间阿基米德看不远,等舰队到了城下他那些巨大的远程投射机器就用不上了.可是,当玛尔凯路夜间进攻的时候,又倒了大霉.阿基米德短射程的机器开动了,这些机器不断地投掷出短镖枪、石块,使罗马军队又一次遭到沉重打击,连玛尔凯路也差一点丧命.
玛尔凯路不甘心放弃占领叙拉古的企图.他还是催促军队和强迫他的工程师们,继续同阿基米德较量.结果,都是徒劳.有时,罗马把带有攻城机的战舰冲到叙拉古的城下,守城者就把一种挂着“长嘴”的机器开动起来,一块块石头从“长嘴”里倾落下来,不 但把攻城机打得粉碎,而且也把战舰砸个稀烂,使罗马的士兵陷入绝境.有时,还从城上放下一种铁钩,这种铁钩用机器操纵着十分灵活,铁钩能钩住罗马兵船的船头,然后把兵船拉起来,使兵船向一边翻倒,扣进水里.
玛尔凯路使尽了各种进攻手段,都被阿基米德的发明打破了.罗马军队变得胆小如鼠,一看见从墙头上伸出条绳子,就抱头鼠窜拼命逃跑,并叫喊着：“阿基米德又使出一种机器来作弄我们了!”
玛尔凯路最后没有办法了,只得把叙拉古城团团围住,妄图把城里的人困死.他的这种办法,使得阿基米德也无能为力了.罗马 军队一直围困了八个月,最后乘叙拉古人欢度节日,而疏于防范的机会,从一个冷僻的城门偷袭进去,才把叙拉古攻陷.
当罗马军队冲进城的时候,玛尔凯路曾下令不要杀害这位伟大的物理学家.可是那时,阿基米德正在他的实验室里画他的图形.士兵冲进后,脚踏声惊扰了他.这种惊扰,使他惊醒过来,愤怒地喊道：“喂!你弄坏了我的图画,赶快跑开些!”结果,他的愤慨激怒了罗马士兵,阿基米德便死于刀下.
伟大的物理学家阿基米德虽然遇难了,但是,他在科学上给人类做出的贡献,是无法估量的!