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糜克定与朋友们一道讨论科学人生

 
 
 

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糜克定: 退休物理教师,原江苏省电教研究会理事、中国物理学会会员、连云港市电化教育馆馆长,曾编导、监制《中学教师语言修养与训练》等52小时电视教材在中国教育电视台卫星播出。撰稿与编导10小时的电视教材《小学数学新课导入》选为联合国儿童基金会远程教育项目教材。退休后,又有编制《小学科学助教助学》、《体育与健康》、《伟大祖国》等近260G的结构性网络资源及网络“超媒体”教材等成果。 自办公益网站:《糜克定》的科学园》 http://mkd.lyge.cn/

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阿基米德能举起地球吗?  

2008-03-13 11:48:52|  分类: 科学与人文 |  标签: |举报 |字号 订阅

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     “给我一个支点,我就能举起地球”,相传这是古代发现杠杆原理的力学家阿基米德说的话。我们在波卢塔克的书里读到:“有一次,阿基米德写了一封信给叙拉古国王希伦,他同这位国王既是亲戚,又是朋友。信里说,一定大小的力可以移动任何重量。他喜欢引用有力的证明,补充说:如果还有另一个地球的话,他就能到上面去,把我们的地球移动。”

  (采自1780年出版的一本书里的一幅木刻)

  阿基米德知道,如果利用杠杆,就能用一个最小的力,把不论怎样重的东西举起来:只要把这个力放在杠杆的长臂上,而让短臂对重物起作用。因此,他又想到,如果用力压一根非常长的杠杆臂,他的手就可以举起质量等于地球的重物。

  然而如果这个古代伟大力学家知道地球的质量是多么大,他也许就不会这样夸口了。让我们设想阿基米德真的找到了另一个地球做支点;再设想他也做成了一根够长的杠杆。你知道他得用多少时间才能把质量等于地球的一个重物,哪怕只举起一厘米呢?至少要三十万万万年!

  原来地球的质量天文学家是知道的。质量这样大的物体,如果把它拿到地球上来称的话,它的重量大约是:

  6,000,000,000,000,000,000,000吨。

  如果一个人只能直接举起60公斤的重物,那末他要“举起地球”,就得把自己的手放在一根这样长的杠杆上,它的长臂应当等于它的短臂的100,000,000,000,000,000,000,000倍!

  简单地计算一下就可以知道,在短臂的那一头举高一厘米,就得把长臂那一头在宇宙空间里画一个大弧形,弧的长度大约是

  1,000,000,000,000,000,000公里。

  这就是说,阿基米德如果要把地球举起一厘米,他那扶着杠杆的手就得移动大到这样不可想象的一个距离!那末他要用多少时间才能做完这件事呢?如果我们认为阿基米德能在一秒钟里把60公斤的重物举高一米(这种工作能力已经几乎等于一马力!),那末,他要把地球举起一厘米,就得用去

  1,000,000,000,000,000,000,000秒,

  或三十万万万年!可见阿基米德就是用一辈子时间按着杠杆,也不能把地球举起象极细的头发那样粗细的一段距离。

  不管这位天才的发明家怎样聪明,他也没法显著地缩短这段时间的。“力学的黄金律”告诉我们,任何一种机器,如果在力量上占了便宜,在位置移动的距离上,也就是在时间上一定要吃亏。即使阿基米德的手能够运动得和自然界最大的速度——光速(每秒300,000公里)——一样快,他也只能在做了十几万年的工作以后,才能把地球举起一厘米。

 

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