Cao Chong explica Zhou Gong_Cao Chong explica el vídeo de Zhou Gong.

Empecemos con una pequeña pregunta:

Hay un pequeño estanque en el que flota un barco que transporta piedras. Si arrojas una piedra a un estanque, ¿cómo cambiará el nivel del agua en el estanque? ¿Sube, baja o no cambia?

Esta es una pregunta simple de física de la escuela secundaria que involucra el conocimiento de la ley de flotabilidad. El artículo de hoy presenta el origen de la ley de flotabilidad y algunas ideas más profundas.

Arquímedes nació en Siracusa, Sicilia, Italia, en el año 287 a.C. Por su talento y origen noble, fue enviado a Alejandría, centro cultural de la época, para estudiar con varios matemáticos (como Erato Cese, alumno del gran matemático Euclides). Esta experiencia de aprendizaje sentó las bases para los logros futuros de Arquímedes.

Se dice que una vez el rey de Siracusa quiso fundir una corona de oro puro, por lo que invitó a los mejores artesanos del país para completar la tarea. Pero cuando la corona estuvo lista, el rey sospechó si estaba adulterada y dijo que era oro puro, pero ¿cómo probarlo? ¿Qué pasa si hay otros metales mezclados?

Entonces el rey ordenó a los ministros que resolvieran el asunto. Debes saber que la ciencia humana ha estado muy atrasada durante más de 2.000 años, pero esta simple pregunta deja a todos desconcertados. El rey estaba indefenso, así que pensó en Arquímedes, un gran científico en ese momento (Arquímedes también era pariente del rey), y le pidió que le ayudara a resolver este problema.

Si quieres saber si la corona está adulterada, la forma más directa es abrir la corona y ver su estado interno, pero esto destruirá la corona. Obviamente, este enfoque no funciona. Entonces, ¿hay alguna otra forma de saber si una corona está adulterada sin destruirla? Aunque Arquímedes tenía mucho conocimiento, este problema también le provocaba problemas para dormir y comer.

A medida que se acerca la fecha del informe al rey, la solución a este problema sigue sin estar clara. Después de varios días de noches sin dormir, con barba y ropa sucia, Arquímedes decidió darse un baño y luego explicarle la situación al rey.

Arquímedes entró pensativo en la bañera. Mientras se recostaba lentamente y observaba cómo el agua del baño se desbordaba lentamente del balde, se le ocurrió que el volumen del agua que se desbordaba era igual al volumen de su cuerpo sumergido en el agua. Arquímedes de repente se quedó helado, saltó del barril, corrió hacia el palacio gritando: ¡Lo encontré! ¡Lo encontré!

Arquímedes, que llegó a palacio, le dijo alegremente al rey: Por fin encontré la clave del problema. Entonces pidió a los asistentes que lo rodeaban que trajeran tres cosas, a saber, oro, corona y plata. Estas tres cosas eran de igual calidad. Luego trajo tres tinajas de agua y las puso en el agua, pero descubrió que el agua se desbordaba de las tres tinajas. Arquímedes pidió a sus asistentes que recogieran el agua que se desbordaba de los tres lavabos respectivamente, y preguntó al rey y a los ministros: ¿Cuál es la diferencia entre estos tres lavabos de agua? Todos respondieron: No hay diferencia, sólo que los volúmenes de tres partes de agua son diferentes.

Arquímedes sonrió y dijo, sí, los volúmenes de tres partes de agua son diferentes, lo que demuestra que la corona no está hecha de oro puro, sino mezclado con otros metales.

Arquímedes explicó además: Todos sabemos que cada sustancia tiene su propia densidad. La densidad del oro y la plata es diferente, y cuando las masas son iguales, la diferencia de densidad se refleja en la diferencia de volumen. del objeto, que es fácil de entender. Cuando un objeto se coloca en agua, inevitablemente ocupará parte del volumen del agua. Este volumen es naturalmente el volumen del propio objeto sumergido en el agua y el volumen del agua que se desborda.

Sabiendo esto podrás saber si la corona está adulterada, porque las pepitas de oro que traje pesan lo mismo que la corona. Como ambas son de oro, todas tienen la misma densidad, por lo que el volumen es el mismo. . Luego después de meterlas en el agua, el agua que rebosa debería ser la misma, pero no es así, por lo que sólo se puede decir que la corona no es oro puro.

Al oír esta explicación, el rey y el público quedaron asombrados. Este método es realmente alto.

Sin embargo, Arquímedes no se quedó ahí. Después de todo, simplemente usó el sentido común de que el volumen de agua hirviendo desplazada por un objeto es igual al volumen del objeto mismo sumergido en agua. ¿De qué depende la flotabilidad de un objeto en el agua?

Arquímedes descubrió que cuando un objeto se hunde en el agua, si usas una balanza para pesar el objeto en el agua, encontrarás que su peso es menor que en el aire, y el peso reducido es exactamente igual al peso del agua derramada.

Después de muchos experimentos, Arquímedes propuso la famosa ley de la flotabilidad: la flotabilidad de un objeto en un líquido es igual al peso del líquido que desplaza.

Lo anterior es la historia del descubrimiento de Arquímedes de la ley de flotabilidad. Aunque la veracidad de la historia es cuestionable, la ley de la flotabilidad fue propuesta por primera vez por Arquímedes y explicada en su libro Sobre los cuerpos flotantes.

Sin embargo, este artículo no termina ahí. Como hemos dicho en los párrafos anteriores, también hay algunas reflexiones más profundas. Entonces ¿cuál es esta idea? Veamos primero una alusión.

Se dice que durante el período de los Tres Reinos, alguien le regaló a Cao Cao un elefante. Cao Cao y sus funcionarios nunca habían visto un animal así. Al observar su enorme cuerpo, se preguntaron cuánto pesaba el elefante. Sin embargo, debido a que el elefante es tan grande, a todos les resulta difícil pesarlo en una báscula.

En ese momento, Cao Chong, el hijo menor de Cao Cao, dijo: Tengo una idea.

Lleva al elefante a un pequeño lago, prepara un bote, deja que el elefante suba al bote primero, luego hunde el bote, marca el nivel del agua en él, luego retira el elefante y agrega piedras al; bote. Deje de agregar piedras cuando el bote vuelva a bajar al nivel del agua previamente tallado. En este momento, el peso total de las piedras en el barco es el peso del elefante.

Tengo que decir que el método de Cao Chong es realmente inteligente, por lo que esta alusión aparece a menudo en el popular libro infantil "Especies". Sin embargo, lo que vale la pena reflexionar no es el principio secreto sino el punto clave: si en la antigüedad teníamos el elefante Cao Chong, ¿por qué no se descubrió la ley de la flotabilidad?

Algunas personas dicen que las imágenes de Cao Chong son una alusión ficticia, pero ese no es el punto del problema. Después de todo, nuestra civilización tiene miles de años de historia y el método utilizado por las imágenes de Cao Chong es absolutamente imposible. En otras palabras, es equivalente a que los antiguos usaran la flotabilidad para resolver problemas en innumerables ocasiones, pero ¿por qué nunca han llegado a una ley clara y definida de la flotabilidad?

Este tipo de preguntas es en realidad el famoso problema de Needham: ¿Por qué China no produjo ciencia moderna? Para decirlo amablemente, ¿qué vínculo nos falta entre la experiencia y los principios científicos esenciales? En primer lugar, una cosa es segura: a nosotros, los antiguos, nunca nos ha faltado sabiduría. De lo contrario, ¿dónde comenzarían los espléndidos cinco mil años de civilización?