Вероятно, Архимеду было известно, что золото в 19,3 раза тяжелее воды. Значит, нужно было узнать объем короны, потом определить, сколько весит такой же объем воды. Если вес короны окажется в 19,3 раза больше веса воды, то можно считать, что корона сделана из золота, без добавления примесей. Такие же измерения необходимо было произвести, чтобы понять, насколько вода легче меди, серебра, свинца и других металлов, которые могли быть использованы для изготовления короны.
Взвесить корону несложно, но как измерить ее объем, чтобы набрать столько же воды? Ведь корона — не куб, ее линейкой не измеришь. Вначале Архимед хотел расплавить корону и отлить заново в виде куба, цилиндра или любого другого тела, объем которого подсчитать несложно. Но, опасаясь гнева царя, он все–таки не сделал этого.
Если что–то не ладится, всегда неплохо сходить в баню. Это средство известно уже несколько сотен лет. Архимед, посетивший баню, решил погрузиться в ванну, полную воды. При этом часть воды выплеснулась, и тут его осенила идея, которая помогла решить задачу с короной. Архимед выскочил из ванны и понесся по улицам с криком «Эврика!», то есть «Нашел!».
Что же он нашел в ванной? Вероятно, его посетила мысль о том, что объем тела равен объему воды, которую оно вытесняет при погружении. Таким образом, погрузив корону в воду, Архимед смог определить ее объем, измерив, насколько поднялся уровень воды в этом сосуде.
Дерево, кусок пенопласта, надувной шарик или мяч плавают на поверхности воды. Железо, камень, стекло тонут. Мы видим, что предметы с большей плотностью погружаются на дно, а легкие, то есть обладающие меньшей плотностью, плавают.
Мы знаем, что на все тела, находящиеся на Земле, действует сила тяжести. Значит, если предмет плавает на поверхности, какая–то сила удерживает его там и не дает тонуть.
Что такое давление газов?
Рыбы плавают и на глубине, и около самой поверхности. Если бы рыба имела постоянный объем, то она плавала бы все время на одной глубине. Если бы ей понадобилось подняться выше или опуститься ниже, ей пришлось бы бороться с силой тяжести, увлекающей ее на дно, или с силой Архимеда, выталкивающей тела на поверхность и обеспечивающей их плавучесть.
Между тем мы видим, как рыбки в аквариуме поднимаются и опускаются без особого напряжения, иногда даже не двигая плавниками. В этом им помогает плавательный пузырь, который может раздуваться, заставляя рыбу всплывать, или сжиматься и опускать ее ближе к дну. По тому же принципу поднимаются и опускаются на дно подводные лодки и аквалангисты. И у лодок, и у пловцов, опускающихся на значительную глубину, есть емкости, которые могут сжиматься, помогая опускаться, или увеличиваться в объеме, обеспечивая подъем к поверхности.
Рыбы, вероятнее всего, не чувствуют давление воды, которое испытываем мы, нырнув в воду, как мы не чувствуем воздуха, который давит на нас. Давление воздуха — привычное для каждого человека явление.
Давление воздуха заставляет вращаться крылья мельниц, благодаря этой силе летают самолеты. Давление газов обеспечивает взлет космического корабля. Ветер, возникающий благодаря этой силе, надувает паруса яхт, стирает с лица Земли дома, перемещает облака.
Разве может воздух оказывать давление? Мы не замечаем воздуха вокруг нас, он кажется таким легким, что мы чувствуем его, лишь когда дует ветер или мы бежим изо всех сил. Воздух — не предмет. Есть ли у воздуха вес? Если воздух оказывает давление, как мы можем его измерить?
Что такое пустая чашка, пустая кастрюля, пустой бассейн? Мы говорим, что все это сосуды, где ничего нет — они ничем не заполнены. Воздух, заполняющий их, мы не учитываем. Но если погрузить стакан в воду, удерживая его вверх донышком, вода не поднимается внутрь стакана. Теперь, не вынимая руку из воды, перевернем стакан. Пузырь вырывается на поверхность, и только после этого стакан оказывается со всех сторон окруженным водой. Воздух занимает пространство вокруг нас, в том числе стакан, твою комнату, твой дом. Воздух имеет вес: если взвесить колбу с воздухом, она окажется тяжелее, чем та же колба, из которой откачали воздух. Только откачав воздух, мы можем с уверенностью заявить — этот сосуд действительно пустой, в нем безвоздушное пространство — вакуум.