第二十七站 “浮力”之谜
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阿基米德原理告诉我们,浸在液体中的物体所受的浮力,大小等于它排开的液体所受的重力。这个原理的发现却源于一个看似偶然的事情。
相传公元前245年,叙拉古的国王艾希罗交给金匠一块纯金,命令他制出一顶非常精巧、华丽的王冠。当王冠制成后,国王拿在手里,总觉得其中掺了假。他叫来金匠问是否掺了假。金匠以脑袋担保,并当面用秤来称,与原来金块的质量一两不差。可是,掺上别的东西也是可以凑足质量的。国王既不能肯定有假,又不相信金匠的誓言,于是把阿基米德找来,要他解决此难题。
一连几天,阿基米德闭门谢客,反复琢磨,因为实心的金块与镂空的王冠外形不同,不砸碎王冠铸成金块,便无法求算其体积,也就无法验证是否掺了假。他绞尽脑汁也想不出解决的办法。
有一天,他去洗澡,刚躺进盛满温水的浴盆时,水便漫了出来,而他则感到自己的身体在微微上浮。于是他忽然想到,相同质量的物体,由于体积的不同,排出的水量也不同……他不再洗澡,从浴盆中跳出来。他先把王冠放到盛满水的盆中,测量出溢出的水。又把同样质量的纯金放到盛满水的盆中,再次测量出溢出的水。结果他发现第二次溢出的水比第一次溢出的水要少。于是,他得出金匠在王冠中掺了别的东西的结论。由此,他发现了著名的浮力原理,并在其名著《论浮体》中记载了这个原理,人们今天称为阿基米德原理。

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我们知道,煮饺子首先是将包好的饺子下入沸水之中,这时饺子将沉在锅底,为什么呢?
沉在锅底的饺子将会与锅底直接接触(由于生饺子很软,它将与锅底紧密接触),形成局部黏结,这时热量由高温金属直接传递,所以饺子虽在水中却会焦在锅底。因此饺子下锅后,需要用勺子背(力的作用面积大,物体所受压强小)顺时针(或逆时针)轻轻推动,使饺子在锅中旋转游动。
待水沸腾后,饺子将逐一上浮,这又是为什么呢?

解：
1. 生饺子下入沸水沉在锅底的原因：
生饺子的平均密度大于沸水的密度，刚下入水中时，饺子浸没在沸水里，排开沸水的重力小于饺子自身的重力，即饺子受到的浮力小于自身重力，因此饺子会沉在锅底。
2. 水沸腾后饺子上浮的原因：
水沸腾后饺子持续受热，饺子内部的空气、馅料受热膨胀，饺子的整体体积变大，排开水的体积随之增大，根据阿基米德原理$F_{浮}=\rho_{水}gV_{排}$，沸水的密度不变，饺子受到的浮力随之增大，当饺子受到的浮力大于自身的重力时，饺子就会逐一上浮。