Kev Kawm Txog Txoj Cai Archimedes: Kev Tshawb Pom Qhov Tsis Paub Tseeb ntawm Lub Khob Kub
Pendahuluuan
Txoj cai Archimedes, tseem hu ua Archimedes txoj cai, yog ib qho ntawm cov kev cai tseem ceeb tshaj plaws hauv physics thiab engineering. Archimedes tau tshawb pom ib ncig ntawm 250 BC, txoj cai no hais tias txhua yam khoom uas poob lossis ntab hauv cov kua dej yuav muaj lub zog ntab sib npaug rau qhov hnyav ntawm cov kua dej uas cov khoom ntawd tau hloov chaw. Tsab xov xwm no yuav tshawb nrhiav kev siv txoj cai Archimedes los ntawm ib qho ntawm cov ntaub ntawv kawm nto moo tshaj plaws: kev txiav txim siab qhov tseeb ntawm lub kaus mom kub ntawm Vaj Ntxwv Hiero II ntawm Syracuse.
Keeb Kwm
Zaj dab neeg pib thaum Vaj Ntxwv Hiero II, tus kav nroog Syracuse hauv Sicily, txiav txim siab muaj lub kaus mom, lossis "krowna," ua los ntawm kub ntshiab ua khoom plig rau cov vajtswv. Vim li no, nws tau muab kub rau tus kws ntaus kub thiab thov kom nws ua lub kaus mom zoo nkauj thiab huv si. Thaum tau txais lub kaus mom, tus vaj ntxwv pib tsis ntseeg tias nws yog qhov tseeb. Kev tsis ntseeg tau tshwm sim txog seb tus kws ntaus kub puas tau ntxiv nyiaj lossis lwm yam hlau rau lub kaus mom kub thiab kho kom zoo nkauj qee qhov kub.
Yuav kom daws qhov teeb meem no, Hiero hu Archimedes, ib tug kws tshawb fawb tseem ceeb ntawm nws lub sijhawm, los txiav txim siab seb lub kaus mom puas yog ua los ntawm kub ntshiab yam tsis ua rau nws puas tsuaj. Lo lus nug no tau tsim lub hauv paus rau Archimedes txoj kev tshawb pom ntawm lub hauv paus ntsiab lus uas tam sim no paub los ntawm nws lub npe.
Txoj Cai Archimedes
Txoj cai Archimedes yog raws li kev soj ntsuam tias ib yam khoom uas poob los yog ntab hauv cov kua dej yuav muaj lub zog ntab sib npaug rau qhov hnyav ntawm cov kua dej uas yam khoom ntawd raug tshem tawm. Cov lej lej rau txoj cai no yog hais li no:
\[ F_b = \rho \cdot g \cdot V \]
Qhov twg:
– \( F_b \) yog lub zog tsa ntawm cov buoys,
– \( \rho \) yog qhov ceev ntawm cov kua dej,
- \(g \) yog qhov kev nrawm vim yog lub ntiajteb txawj nqus, thiab
- \( V \) yog qhov ntim ntawm cov khoom uas nyob hauv qab dej.
Hauv qhov xwm txheej ntawm lub kaus mom kub, qhov kev sib tw tseem ceeb rau Archimedes yog txiav txim siab seb nws qhov ntim puas sib xws rau qhov ceev ntawm kub ntshiab.
Eureka! - Cov Txheej Txheem ntawm Kev Tshawb Pom
Raws li zaj dab neeg, Archimedes tau tshawb pom cov tshuaj thaum nws da dej. Nws xav tias nws lub cev sib dua hauv qab dej thiab paub tias qhov no yog vim lub zog ntawm cov dej uas txav mus los. Hauv nws txoj kev zoo siab thaum nws pom cov tshuaj rau qhov teeb meem hiero, nws khiav liab qab hla txoj kev hauv Syracuse qw tias, "Eureka! Eureka!" (txhais tau tias "Kuv tau pom nws lawm!")
Nrog rau qhov kev tshoov siab no, Archimedes tom qab ntawd tau ua qhov kev sim hauv qab no los sim qhov tseeb ntawm lub kaus mom kub:
1. Txheeb xyuas qhov hnyav ntawm lub kaus mom: Archimedes tau ntsuas lub kaus mom los txiav txim siab nws qhov hnyav.
2. Txheeb Xyuas Qhov Ntim ntawm Cov Kua Uas Hloov Chaw: Tom qab ntawd nws muab lub hau puv dej rau hauv lub thawv thiab ntsuas qhov ntim ntawm cov dej uas tawm los. Qhov ntim ntawm cov dej uas hloov chaw yog sib npaug rau qhov ntim ntawm lub hau.
3. Kev Xam Qhov Ceev ntawm Lub Pob Zeb: Los ntawm kev paub qhov hnyav thiab qhov ntim ntawm lub pob zeb, nws mam li xam qhov ceev lossis qhov ceev ntawm lub pob zeb nrog cov mis \(\rho = \frac{m}{V} \), qhov twg \(m \) yog qhov hnyav thiab \(V \) yog qhov ntim.
Yog tias qhov ceev ntawm lub kaus mom zoo ib yam li qhov ceev ntawm kub ntshiab (\( 19,32 g/cm^3 \)), ces lub kaus mom yeej yog ua los ntawm kub ntshiab. Yog tsis yog, ces lwm yam hlau tau ntxiv lawm.
Kev siv txoj cai lij choj ntawm Archimedes
Txoj kev uas Archimedes siv los daws qhov tsis paub meej ntawm lub kaus mom kub muaj kev siv dav hauv ntau qhov chaw. Qee qhov kev siv tseem ceeb suav nrog:
1. Kev Tsim Nkoj: Archimedes txoj cai yog siv los tsim cov nkoj kom muaj kev ntab txaus kom ntab thiab sib npaug ntawm cov khoom thauj, thaum tseem xam qhov cua lossis qhov tob ntawm lub nkoj uas nyob hauv dej.
2. Cov dej hauv qab: Cov dej hauv qab thiab lwm yam khoom siv hauv qab dej siv lub hauv paus ntsiab lus no los tswj lawv qhov kev ntab lossis qhov siab hauv qab dej los ntawm kev tswj qhov ntim ntawm cov dej uas tau coj los yog tso tawm ntawm cov thoob dej ballast.
3. Kev Ntsuas Qhov Ceev: Lub hauv paus ntsiab lus no kuj siv rau hauv kev ntsuas qhov ceev lossis qhov hnyav tshwj xeeb ntawm ntau yam khoom siv. Los ntawm kev muab ib qho qauv me me rau hauv cov kua thiab ntsuas nws qhov kev hloov chaw, qhov ceev ntawm cov khoom tuaj yeem suav tau.
4. Roj thiab Roj Av: Lub hauv paus ntsiab lus no tseem ceeb heev hauv kev lag luam roj thiab roj av los xam qhov ntim thiab tswj kev sib cais ntawm roj, dej thiab roj av hauv lub tshuab cais.
Xaus
Cov ntaub ntawv kawm txog Archimedes txoj cai ntawm kev txiav txim siab qhov tseeb ntawm Vaj Ntxwv Hiero II lub kaus mom tsis yog tsuas yog muab cov lus piav qhia txog kev ya xwb tab sis kuj qhia txog yuav ua li cas cov ntsiab cai yooj yim ntawm physics tuaj yeem siv los daws cov teeb meem hauv lub neej txhua hnub. Qhov kev tshawb pom no qhia txog Archimedes lub peev xwm thiab lub peev xwm los sib xyaw kev soj ntsuam thiab kev sim hauv nws txoj kev tshawb fawb.
Lub hauv paus ntsiab lus ntawm Archimedes tseem muaj feem cuam tshuam rau ntau yam kev tshawb fawb thiab kev tsim kho niaj hnub no. Peb txoj kev nkag siab txog cov xwm txheej xws li kev ntab, qhov ceev, thiab kev hloov pauv ntawm cov kua dej muab lub hauv paus ruaj khov rau ntau yam kev siv niaj hnub no. Zaj dab neeg ntawm Archimedes kuj txhawb peb tias kev tshawb pom txog kev tshawb fawb tuaj yeem los ntawm kev xav txog lub ntiaj teb nyob ib puag ncig peb.
