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天平的一只盘上放着盛满清水的水桶,另一只盘上放一只一模一样的水桶,也同样盛满清水,只是水上浮着一块木块(图48)。天平的哪一边要向下落呢?
我曾经把这个问题问过许多人,得到不同的答案。有些人说有木块的那一边一定向下落,因为“桶里除水之外还多了一块木块”。另外一些人却提出相反的意见,他们认为应该是没有木块的那一边落下去,“因为水比木块更重”。
但是,这两种答案没有一种正确:两边应该是一样重的。在第二只桶里,固然水要比第一桶里少一些,因为那块浮着的木块要排挤掉一些水。但是,根据浮体定律,一切浮起的物体,会用它浸在水里的部分排出跟这物体同重力的水。因此,两边的重力是应该相等的。现在请你解答另外一个问题。我把半杯水放在天平的一只盘上,旁边还放一个小砝码。在另一只盘上加砝码使两边平衡。现在,我把杯子旁边那个砝码投进那杯水里。这架天平要起什么变化吗?
根据阿基米德原理,这个砝码在水里是要比在水外轻些的,这样说来,那只放着杯子的天平盘就应该向上升起了,但实际上呢,整个天平仍旧是保持平衡的,这又怎样解释呢?
原来,砝码丢进杯里以后,排出了一部分水,被排出的水升高到原来的水面以上;因此增加了压向杯底的压力,这样杯底就受到了跟砝码所失重力相等的附加压力。