物理世界漫遊指南(4)
相信很多人都看到或聽到過一個腦筋急轉彎:
1噸鐵和1噸木頭哪一個更重?
如果有人說「鐵更重」或「木頭更重」,那麼他就掉進了套兒,正確答案應該是:
一樣重。
可事實真是如此嗎?「一樣重」的的確確是正確答案嗎?
我要說:不!
我們知道,物體的重力是地球對物體的吸引力產生的。如果我們把這個物體放進水裡,然後用彈簧測力計測量,由於水對物體存在浮力,因此彈簧測力計上的示數不再是物體的重力大小,而是物體重力減去所受浮力的大小。
同理,物體在空氣中也受到空氣浮力作用。生活中我們之所以不怎麼考慮空氣浮力,是因為它不像水的浮力那樣明顯,空氣浮力很小,小到可以忽略不計。
我們生活中所說的1噸鐵和1噸木頭,放在天平的兩端(假設天平大到足夠放),天平一定是左右平衡的。但考慮到空氣浮力,一個物體的真正重力,應該是它在真空里稱出來的重力。
根據阿基米德原理:
浸入靜止流體(液體、氣體等)中的物體受到一個浮力,其大小等於該物體所排開的流體重量。
也就是說,1噸鐵和1噸木頭,在空氣中因為受到空氣浮力而失去的重力,其大小等於1噸鐵和1噸木頭各自排開的空氣的重力。而1噸鐵的體積是遠遠小於1噸木頭的體積的,因此1噸木頭排開的空氣的重力也遠遠大於1噸鐵排開的空氣的重力。
所以,在「1噸鐵和1噸木頭哪一個更重?」這道命題里,木頭的真正重力,應該等於1噸木頭加上與這噸木頭同體積的空氣重力,而鐵的真正重力,應該等於1噸鐵加上與這噸鐵同體積的空氣重力。
結果在真空中,1噸鐵和1噸木頭,木頭更重。


※物理世界漫遊指南(1)
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