第171章 浮力与机械

工科大明 天天喝中药 1752 字 11个月前

陆仁站在讲台前,目光扫过众人,开门见山:“诸位,今日召集大家,非为讨论具体图纸,而是要探究支撑这一切的根基——舟船为何能浮于水上?其力如何传导?不明此理,则造船如盲人摸象,事倍功半。”

他首先指向黑板上的船图:“自古皆云,舟浮于水,因其形中空,如瓢如壶。此乃表象。其内在之理,关乎水之本性。” 他拿起一个木质水盆,里面盛满清水,又取出一枚小巧的铁质实心圆球。“诸位请看,若将此铁球投入水中,如何?”

“自是沉底。”台下有工匠答道。

陆仁将铁球轻轻放入水中,铁球果然迅速沉入盆底。众人皆觉理所当然。

接着,陆仁又取出一个大小形状几乎完全相同,但明显是空心的铁球(这是他让工匠连夜赶制的)。“若以此球再试,又如何?”

有人猜测:“或沉或浮,难料。”

陆仁将空心铁球小心放置水面,只见那铁球竟晃晃悠悠地漂浮在了水面上!

“咦?”堂下顿时响起一阵惊疑之声。连王阳明也微微直起了身子,眼中露出思索之色。唐寅更是瞪大了眼睛,觉得不可思议:同样是铁,为何一沉一浮?

陆仁待众人安静下来,才缓缓道出关键:“此非铁之变,乃其排开水之多寡使然。任何物体置于水中,水都会对其产生一个向上托举之力,此力之大小,恰等于该物体所排开的水之重量。”

他用水瓢舀起水,缓缓倒入一个连着精细秤杆的容器中,演示着排开水量与浮力的关系。

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“诸位可理解为,水有一种‘不甘被占据’的性子,你排开它多少,它便要用同等之力‘夺回’地盘。舟船之所以能浮,非因它轻,而是因为它巨大的船体排开了巨量的水,所获得的向上托举之力(我等可称之为‘浮力’),足以抗衡船体本身以及所载人、货之总重(可称之为‘重力’)。故造船之道,首重形制,需以尽可能小的自重,排开尽可能多的水,以获得足够的浮力承载。”

他指着浮着的空心铁球和沉下的实心铁球:“此二球,重量迥异,但体积相仿。空心者重量轻,其重力小于其所能获得的最大浮力,故浮;实心者重量大,其重力大于浮力,故沉。之于舟船,便是要造得‘空心’,但此‘空心’需结构坚固,能抵御风浪。”

这一番结合了直观实验的讲解,如同醍醐灌顶,让许多原本只知其然的工匠茅塞顿开。一位老船匠喃喃道:“原来如此!怪不得船造得越大,能载的货反而越多,并非木头自己变轻了,是排开的水多了啊!”

王阳明目光灼灼,低声对身旁的唐寅道:“格物至此,可谓穷理尽性矣。浮力一说,直指本质,胜过千言万语的模糊比喻。”

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