阿基米德对物理学的贡献有哪些

阿基米德对物理学的贡献

1．对力学的贡献

阿基米德（见图8－1）在力学方面的成绩非常突出。在总结前人经验的基础上，阿基米德系统地研究了物体的重心平衡原理，提出了精确确定物体重心的方法。阿基米德指出，在物体的重心处支起来，就能使物体保持平衡。他亲自确定了各种平面图形的重心。他深入研究了杠杆原理，系统并严格地证明了杠杆定律，为静力学奠定了基础。运用这一定律，阿基米德设计过杠杆滑轮系统，设计制造了许多机械，创造了用小力把大船拉到水里等奇迹。利用这一原理，他在研究浮体的过程中发现了浮力定律，也就是有名的阿基米德定律。

图8－1　阿基米德

“阿基米德螺线”亦称“等速螺线”。当一点P沿射线OP以等速率运动的同时，这射线又以等角速度绕点O旋转，点P的轨迹就称为“阿基米德螺线”。它的极坐标方程为ρ＝aθ。这种螺线的每条臂的距离永远相等于2πa。

为了解决用河水灌溉土地的难题，阿基米德发明了圆筒状的螺旋扬水器，后人称它为“阿基米德螺旋”（见图8－2）。被称为“阿基米德螺旋”的扬水机至今仍在埃及等地使用。除了杠杆系统外，阿基米德值得一提的发明还有举重滑轮以及军事上用的抛石机等。

图8－2　阿基米德螺线

阿基米德在天文学方面也有出色的成就。他设计了一些圆球，用细绳和木棒将它们连接起来模仿日月和星辰的运动，并利用水力使它们转动，这就是星球仪。这种仪器可以生动地表现出日食和月食。

除此之外，他还认为地球是圆球状的，并围绕着太阳旋转，这一观点比哥白尼（1473～1543）提出的“日心地动说”要早1 800年。公元前3世纪的条件很有限，限制了阿基米德就这个问题做深入系统的研究。但是，在2 300年前就能提出这样的见解，已经很了不起了。

2．重要物理著作

《论浮体》是流体静力学领域的第一部专著，共两卷。第一卷论证了流体静力学的一般原理，第二卷则非常完整地论述了旋转抛物体的外形与在流体中的稳定性的关系。阿基米德成功地把数学推理运用于分析浮体的平衡上，并用数学公式表示浮体平衡的规律。书中总结出了著名的阿基米德原理：放在液体中的物体受到向上的浮力，其大小等于物体所排开液体的重力。从此使人们对物体的沉浮有了科学的认识，奠定了流体静力学的基础。

阿基米德所著的《论平面的平衡》（《论平面的重心》）共两卷，是关于力学最早的科学论著，可称为理论力学的基础。这两卷都论证了确定数种几何图形重心的方法。书中从几个基本假设出发，用严格的几何方法论证力学的原理，求出若干平面图形的重心。

《论杠杆》（已失传）详细论述了杠杆原理。阿基米德曾说过：给我一个放杠杆的支点，就能将地球撬动。假如阿基米德有个站脚的地方，他真能撬动地球吗？也许能。不过，据科学家计算，如果真有相应的条件，阿基米德使用的杠杆必须要有1．4×10²³千米长才行。