水中的平衡问题
阿基米德生活在公元前3世纪的叙拉古,研究几何、力学和液体中的平衡。船为什么浮起,浸入水里的物体为什么显得较轻,都是可见的生活问题。《论浮体》把这些现象放进数学论证。书中先设定理想液体的平衡条件,再讨论不同形状和密度的物体。保存下来的论述把液体性质、操作条件和推导步骤按次序列出,读者能够依次比较不同物体达到平衡的位置。
参考:[1]
浮力的几何解释
在阿基米德的论证中,液体对浸入物体的作用与被排开的液体有关。密度小于液体的物体会浮起,达到平衡时,其重量和排开液体的重量相对应。对于完全浸没的物体,浮力可以解释表观重量的减少。书的第二卷还研究旋转抛物体的浮动稳定性,比较不同倾斜姿态怎样达到平衡。这些问题需要把几何形状与重量分布一起考虑。
参考:[1]
从船体到工程计算
这一思路让浮沉成为可以计算的关系,后来的静水力学继续使用和发展它。造船者关注排水量和稳定性,测量者能够借助液体比较材料的密度。阿基米德留下的著作通过希腊文、阿拉伯文和拉丁文传统保存传播。《论浮体》保存了关于液体与物体平衡的命题和证明,读者可以逐步比较各种情形怎样满足平衡条件,再根据几何形状与密度推导不同的结果。
参考:[1]