身成為一個係統時,他對自己的作用力屬於內力。係統本身的內力對本係統的作用效果等於零。
在我國關於浮力原理的最早記述見於《墨經·經下》,大意說:形體大的物體,在水中沉下的部分很淺,這是平衡的緣故。這一物體侵入水中的部分,即使浸入很淺,也是和這一物體平衡的。這表明墨家已懂得這種關係,他們是在阿基米德之前約200年表達這一原理的。
浮力原理在我國古代得到廣泛應用,史書上也留下了許多生動的故事。
據記載,戰國時燕國國君燕昭王有一頭大豬,他命人用杆秤稱它的重量。結果,折斷了10把杆秤,豬的重量還沒有稱出來。
他又命水官用浮舟量,才知道豬的重量。
除了用舟稱物之外,用舟起重也是我國古人的發明,這方麵的例子也有很多。對於液體的表麵張力現象古人也有認識。表麵張力是發生在液體麵上的各部分互相作用的力,它是液體所具有的性質之一。表麵薄膜、肥皂泡、球形液滴等都是由於表麵張力而形成的。
據記載,明熹宗朱由校玩過肥皂泡,當時人稱它“水圈戲”。方以智說:“濃堿水入秋香末,蘸小蔑圈揮之,大小成球飛去。”水的表麵張力雖然不算大,但如果把像繡花針那樣的比較輕的物體小心地投放水麵,針也能由於水的表麵張力而不下沉。我國古代的婦女們就利用這種現象於每年農曆七月初七進行“丟針”的娛樂活動。明代學者劉侗的《帝京景物略·春場》中在記述“丟針”時寫道,由於“水膜生麵,繡針投之則浮。”這些話表明當時的人們已經提出了表麵張力的物理效應的問題。
古人對大氣壓力也有認識。虹吸管一類的虹吸現象,就是由於大氣壓力的作用而產生的。虹吸管,在古代叫“注子”、“偏提”、“渴烏”或“過山龍”。東漢末年出現了灌溉用的渴烏。西南地區的少數民族用一根去節彎曲的長竹管飲酒,也是應用了虹吸的物理現象。
宋代曾公亮在《武經總要》中也有用竹筒製作虹吸管把被峻山阻隔的泉水引下山的記載。在生產和生活的實踐中,我國古代還應用了卿筒。宋代蘇軾的《東坡誌林》中,曾經記載四川鹽井中用卿筒來把鹽水吸到地麵。正是由於廣泛使用了虹吸管和卿筒一類器具,有關它們吸水的道理也就引起了古代人的探討。比如南北朝時期成書的《關尹子·九藥篇》中說:有兩個小孔的瓶子能倒出水,閉住一個小孔就倒不出水。
這個現象完全是真實的。因為兩個小孔一個出水,一個可以同時進空氣,如果閉住一個小孔,另一個小孔外麵的空氣壓力就會比瓶裏水的壓力大,水就出不來了。
唐代醫學家王冰曾經用增加一個小口的空瓶灌不進水的事例,說明是因為瓶裏氣體出不來的緣故,這也是符合實際的。
宋末元初道教學者俞琰在《席上腐談》卷上中又補充了前人的發現。他說在空瓶裏燒紙,立即蓋在人腹上,就能吸住。
這就是現在大家熟知的拔火罐,由於紙火把瓶裏的一部分空氣趕出瓶外,火熄滅後瓶裏就形成負壓,也就是說造成一定的真空,瓶外的空氣壓力就把瓶緊緊地壓在人腹上。如果把這種造成一定真空的瓶放進水裏,水就立即湧入瓶裏。
明代學者莊元臣在《叔苴子·內篇》又補充了一個例子,他說把空葫蘆口朝下壓入水中,就會發現水並沒有進入葫蘆裏,這是因為葫蘆裏有空氣的緣故。