古代是否有古代称量的说法 |
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来源:N 更新时间:2010-4-20 |
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古代是否有古代称量的说法 相传唐上官婉儿将诞生时,其母梦人与秤,曰:“持之秤量天下。”及生,其母见是女孩,自思:“秤量天下岂汝耶?”婉儿呕哑如应曰:“是。”(见唐韦绚《刘宾客嘉话录》)秤量天下:谓执掌国柄,权势极大。 在一根杠杆上安装吊绳作为支点,一端挂上重物,另一端挂上砝码或秤锤,就可以称量物体的重量。古代人称它“权衡”或“衡器”。“权”就是砝码或秤锤,“衡”是指秤杆。迄今为止,考古发掘的最早的秤是在长沙附近左家公山上战国时期楚墓中的天平。它是公元前四到三世纪的制品,是个等臂秤。不等臂秤可能早在春秋时期就已经使用了。古代中国人还发明了有两个支点的秤,俗称铢秤。使用这种秤,变动支点而不需要换秤杆就可以称量比较重的物体。这是中国人在衡器上的重大发明之一,也表明中国人在实践中完全掌握了阿基米德杠杆原理。
《墨经》一书最早记述了秤的杠杆原理。《墨经》是战国时期以鲁国人墨翟(约前468—前376)为首的墨家著作。墨翟和他的弟子们以刻苦耐劳、参加生产、勇敢善战著称。因此,他们的著作中留下了许多自然科学知识。
《墨经》把秤的支点到重物一端的距离称作“本”(今天通常称“重臂”),把支点到权一端的距离称作“标”(今天称“力臂”)。《墨经·经下》中说:第一,当重物和权相等而衡器平衡时,如果加重物在衡器的一端,重物端必定下垂,第二,如果因为加上重物而衡器平衡,那是本短标长的缘故:第三,如果在本短标长的衡器两端加上重量相等的物体,那么标端必下垂。(“衡,加重于其一旁,必垂。权、重相若也相衡,则本短标长,两加焉,重相若,则标必下。”)墨家在这里把杠杆平衡的各种情形都讨论了。他们既考虑了“本”和“标”相等的平衡,也考虑了“本”和“标”不相等的平衡;既注意到杠杆两端的力,也注意到力和作用点之间的距离大小。虽然他们没有给我们留下定量的数字关系,但这些文字记述肯定是墨家亲身实验的结果,它比阿基米德发现杠杆原理要早约二百年。 秤漏是一种特殊类型的漏刻,它是用中国秤称量流入受水壶中水的重量变化来计量时间。公元五世纪由北魏道士李兰发明的,可能是为炼丹计时用的,属民用计时器。因其制作简便、测时灵敏,很快流传开来。 在中国古代有丰富的力学知识。
简单机械
杠杆、滑轮和斜面,物理学上称作简单机械。
原始社会时期的工具:1.石铲;2.骨耜,3.石镰;4.石锄;5.石斧。
杠杆的使用或许可以追溯到原始人时期。当原始人拾起一根棍棒和野兽搏斗,或用它撬动一块巨石,他们实际上就是在使用杠杆。石器时代人们所用的石刃、石斧,都用天然绳索把它们和木柄捆束在一起;或者在石器上凿孔,装上木柄(如图左)。这表明他们在实践中懂得了杠杆的经验法则:延长力臂可以增大力量。
杠杆在中国的典型发展是秤的发明和它的广泛应用。在一根杠杆上安装吊绳作为支点,一端挂上重物,另一端挂上砝码或秤锤,就可以称量物体的重量。古代人称它“权衡”或“衡器”。“权”就是砝码或秤锤,“衡”是指秤杆。迄今为止,考古发掘的最早的秤是在长沙附近左家公山上战国时期楚墓中的天平。它是公元前四到三世纪的制品,是个等臂秤。不等臂秤可能早在春秋时期就已经使用了。古代中国人还发明了有两个支点的秤,俗称铢秤。使用这种秤,变动支点而不需要换秤杆就可以称量比较重的物体。这是中国人在衡器上的重大发明之一,也表明中国人在实践中完全掌握了阿基米德杠杆原理。
《墨经》一书最早记述了秤的杠杆原理。《墨经》是战国时期以鲁国人墨翟(约前468—前376)为首的墨家著作。墨翟和他的弟子们以刻苦耐劳、参加生产、勇敢善战著称。因此,他们的著作中留下了许多自然科学知识。
《墨经》把秤的支点到重物一端的距离称作“本”(今天通常称“重臂”),把支点到权一端的距离称作“标”(今天称“力臂”)。《墨经·经下》中说:第一,当重物和权相等而衡器平衡时,如果加重物在衡器的一端,重物端必定下垂,第二,如果因为加上重物而衡器平衡,那是本短标长的缘故:第三,如果在本短标长的衡器两端加上重量相等的物体,那么标端必下垂。(“衡,加重于其一旁,必垂。权、重相若也相衡,则本短标长,两加焉,重相若,则标必下。”)墨家在这里把杠杆平衡的各种情形都讨论了。他们既考虑了“本”和“标”相等的平衡,也考虑了“本”和“标”不相等的平衡;既注意到杠杆两端的力,也注意到力和作用点之间的距离大小。虽然他们没有给我们留下定量的数字关系,但这些文字记述肯定是墨家亲身实验的结果,它比阿基米德发现杠杆原理要早约二百年。
桔槔也是杠杆的一种。它是古代的取水工具。作为取水工具,一般用它改变力的方向。为其他目的使用时,也可以改变力的大小,只要把桔槔的长臂端当作人施加力的一端就行。春秋战国时期,桔槔已成为农田灌溉的普通工具。
滑轮,古代人称它“滑车”。应用一个定滑轮,可改变力的方向;应用一组适当配合的滑轮,可以省力。至少从战国时期开始,滑轮在作战器械、井中。提水等生产劳动中被广泛应用。传说公元前四世纪,巧匠公输般为季康子葬母下棺,创制了转动机关(见《礼记正义》卷十),可能就是指的滑轮。汉代画像砖和陶井模型都有滑轮装置。
滑轮的另一种形式是辘轳。把一根短圆木固定于井旁木架上,圆木上缠绕绳索,索的一端固定在圆木上,另一端悬吊水桶,转动圆木就可提水。只要绳子缠绕得当,绳索两端都可悬吊木桶,一桶提水上升,另一桶往下降落,这就可以使辘轳总是在作功。辘轳大概起源于商末周初(公元前十一世纪)。据宋代曾公亮(998—1073)著《武经总要前集》卷十一《水攻·济水府》,周武王时有人以辘轳架索桥穿越沟堑的记载。唐代刘禹锡(772—842)描写了他亲自所见的一种叫“机汲”的提水机械,它是把辘轳和架空索道联合并用,以便把山下流水一桶桶地提上山顶,既浇出地又省力(《刘梦得文集》卷二十七《机汲记》)。
最早讨论滑轮力学的还是《墨经》。《墨经·经下》把向上提举重物的力称作“挈”(qí),把自由往下降落称作“收”,把整个滑轮机械称作“绳制”。《墨经》中说:以“绳制”举重,“挈”的力和“收”的力方向相反,但同时作用在一个共同点上。提挚重物要用力,“收”不费力。若用“绳制”提举重物,人们就可省力而轻松。(“挈与收反。”“挈,有力也;引,无力也。不必所挚之止于施也,绳制之也。”)又说:在“绳制”一边,绳比较长,物比较重,物体就越来越往下降:在另一边,绳比较短,物比较轻,物体就越来越被提举向上。(“挈,长重者下,短轻者上。”)又说:如果绳子垂直,绳两端的重物相等,“绳制”就平衡不动。(“绳下直,权重相若则正矣。”)如果这时“绳制”不平衡,那么所提举的物体一定是在斜面上,而不是自由悬吊在空中。我们对于墨家的丰富的力学知识就不能不赞佩!
尖劈能以小力发大力。早在原始社会时期,人们所打磨的各种石器,如石斧、石刀、骨针、镞等等,都不自觉地利用了尖劈的原理。墨家在讨论滑轮的功用说到它省力时,就把它比喻作“锥刺”。汉代王充说:“针锥所穿,无不畅达:使针锥未方,穿物无一分之深矣。”(《论衡·状留篇》)墨家和王充等人清楚地知道尖劈原理的经验法则。
在日常生活中常应用的尖劈之一是楔子,木楔或金属楔。人们常用它加固各种器具。唐代李肇讲过这样的故事
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力学 |
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