相信很多人都看到或听到过一个脑筋急转弯:
1吨铁和1吨木头哪一个更重?
如果有人说“铁更重”或“木头更重”,那么他就掉进了套儿,正确答案应该是:
一样重。
可事实真是如此吗?“一样重”的的确确是正确答案吗?
我要说:不!
我们知道,物体的重力是地球对物体的吸引力产生的。如果我们把这个物体放进水里,然后用弹簧测力计测量,由于水对物体存在浮力,因此弹簧测力计上的示数不再是物体的重力大小,而是物体重力减去所受浮力的大小。
同理,物体在空气中也受到空气浮力作用。生活中我们之所以不怎么考虑空气浮力,是因为它不像水的浮力那样明显,空气浮力很小,小到可以忽略不计。
我们生活中所说的1吨铁和1吨木头,放在天平的两端(假设天平大到足够放),天平一定是左右平衡的。但考虑到空气浮力,一个物体的真正重力,应该是它在真空里称出来的重力。
根据阿基米德原理:
浸入静止流体(液体、气体等)中的物体受到一个浮力,其大小等于该物体所排开的流体重量。
也就是说,1吨铁和1吨木头,在空气中因为受到空气浮力而失去的重力,其大小等于1吨铁和1吨木头各自排开的空气的重力。而1吨铁的体积是远远小于1吨木头的体积的,因此1吨木头排开的空气的重力也远远大于1吨铁排开的空气的重力。
所以,在“1吨铁和1吨木头哪一个更重?”这道命题里,木头的真正重力,应该等于1吨木头加上与这吨木头同体积的空气重力,而铁的真正重力,应该等于1吨铁加上与这吨铁同体积的空气重力。
结果在真空中,1吨铁和1吨木头,木头更重。
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