科学家也会搞错的问题

2009-06-25 08:42
物理教学探讨·初中学生版 2009年1期
关键词:液面螺丝石块

佚 名

在一次科学会议上,有人向三位科学家提了一个问题。三位科学家都因为没有仔细考虑作出了错误的回答,其中有一位还是诺贝尔奖金获得者。下面,证我们一起来看看这个问题。

在一个不太大的水池上面,有一只小船,假如你坐在船上,船上还载着许多大石头。这时候,水池内的水面已经与池边相平,若再加一点水就会溢出。把石头一块一块地抛到水里,水池里的水会不会溢出来?回答会有三种:水面升高,水溢出;水面不变,水不溢出;水面降低,水不溢出。许多人会认为,石头扔到池里,水面会升高。因为石块占据了一部分水的位置,把水挤出来了。如果再想想船随着石块的减少而浮起又少占了一部分水的位置,这样一多一少到底谁占上风呢?

扔下一块石头,船就会浮起一点,占据水的空间小了。假定我们扔下去了100 kg的石头,船的质量少了100 kg,水对它的浮力也相应减少100 kg石头的重量。这样就可以计算出船上浮后让出来的体积是0.1 m3(0.1 m3的水质量为100 kg),池子里的水好像少了0.1 m3。石头扔到水里又使水面上升,但是石块的密度是水的密度的7.8倍,因而体积是水的,约是水的体积的0.13倍,即0.013 m3。由此可以看出,石块挤占去水的体积要比船上浮让出的体积小得多,所以水面要下降。如果你对上面的论证还有一点不相信,请动手做一个实验:用一个药瓶盖做小船,里面放一个螺丝,放在水杯里记下液面位置;把螺丝扔到水里,看看液面高度的变化。

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