【独家24小时·小说】浮力的奇迹(上)

 

一片树叶落在池塘里,就会像小船一样在水面上飘来荡去。但是,当你把一块小石头扔进池塘,它却会沉到水底。...



一片树叶落在池塘里,会在水面上飘来荡去。但是,当你把一块小石头扔进池塘,它却会沉到水底。这究竟是什么原因呢?我们听到的答案往往是:“因为石头比树叶重多了。”

但是这个答案很容易反驳。因为用钢铁制成的万吨巨轮,却能乘风破浪,横渡大洋……于是,便有了新的解释:因为水有浮力。

王冠“掺假”之谜
公元前3 世纪,阿基米德刚接到了国王艾希罗下达的一个紧急任务。艾希罗订制了一顶非常精巧、华丽的纯金王冠,但又担心皇冠掺假。

由于王冠的体积不好计算,众人一筹莫展。有一天,阿基米德去澡堂洗澡,想出了著名的“浮力称重法”:

只要先把王冠称一下有多少重,再把王冠放在盛满水的盆里,称一下从盆里溢出来的水有多少重,最后将王冠的重量与溢出来的水的重量一比,就可算出王冠的比重来。这是有关浮力最广为人知的故事了。

怀丙和尚揭榜
在中国,北宋治平三年(公元1066年),怀丙和尚利用浮力打捞铁牛的故事已在坊间传为佳话。

那一年黄河发大水,冲垮了河中府(今山西永济县)的一座浮桥。固定浮桥的2只万斤的大铁牛,但也陷到河底的淤泥中去了。如何打捞铁牛就成了一件难事。

一名法号“怀丙”的和尚最后解决了难题:把两艘很大的木船并排拴在一起,并在船上装满泥沙,并且把铁索的一端拴在两船之间的木架上,另一端则拴在铁牛上。随着泥沙不断扔向河中,木船不断上浮,铁牛终于从淤泥中被拔了出来。

“萨特阔号”重见天日
在现代打捞沉船的方法中,有一种与怀丙和尚使用的方法相似,这就是“浮筒打捞法”。例如1916 年,俄国的“萨特阔号”破冰船沉入海底。

1933 年,苏联组织的“水下特工队”派出潜水员,在船体沉没的海底掘了12 条沟道,并在每条沟道内穿过一条结实的钢带。钢带的两头分别固定在特意沉到破冰船两旁的浮筒上。所谓浮筒,实际上是一种不会漏气的结实的空铁筒。

当12 条钢带都固定在浮筒上后,潜水员就开始将压缩空气打入浮筒内,将海水排出。随着4 个浮筒浮力的增加,最终总浮力达到了4800 吨,超过了“萨特阔号”破冰船在海水中的重量。终于,这个庞然大物被拽出海面……



打捞“萨特阔号”破冰船示意图,图上画的是破冰船、浮筒和钢带的剖面
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详见《科学24小时》2017年第11期!


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