對杠杆原理的運用(2 / 2)

墨家在這裏把杠杆平衡的各種情形都討論了。他們既考慮了“本”和“標”相等的平衡,也考慮了“本”和“標”不相等的平衡;既注意到杠杆兩端的力,也注意到力和作用點之間的距離大小。

雖然他們沒有給我們留下定量的數字關係,但這些文字記述肯定是墨家親身實驗的結果,它比阿基米德發現杠杆原理要早約200年。

桔槔也是杠杆的一種。它是古代的取水工具。作為取水工具,一般用它改變力的方向。為其他目的使用時,也可以改變力的大小,隻要把桔槔的長臂端當做人施加力的一端就行。

桔槔是在一根豎立的架子上加上一根細長的杠杆,當中是支點,末端懸掛一個重物,前段懸掛水桶。一起一落,吸水可以省力。當人把水桶放入水中打滿水以後,由於杠杆末端的重力作用,便能輕易把水提拉至所需處。

桔槔早在春秋時期就已相當普遍。如下兩條記載反映了春秋戰國時使用桔槔的地區主要是經濟比較發達的魯、衛、鄭等國。

桔槔的結構,相當於一個普通的杠杆。在其橫長杆的中間由豎木支撐或懸吊起來,橫杆的一端用一根直杆與汲器相連,另一端綁上或懸上一塊重石頭。

當不吸水時,石頭位置較低;當要吸水時,人則用力將直杆與吸器往下壓。

與此同時,另一端石頭的位置則上升。當吸器吸滿後,就讓另一端石頭下降,石頭原來所儲存的位能因而轉化:通過杠杆作用,就可能將吸器提升。這樣,吸水過程的主要用力方向是向下。

這種提水工具,由於向下用力可以借助人的體重,因而給人以輕鬆的感覺,也就大大減少了人們提水的疲勞程度。

桔槔延續了幾千年,是我國古代社會的一種主要灌溉機械。這種簡單的吸水工具雖簡單,但它使勞動人民的勞動強度得以減輕。

[旁注]

子貢 (公元前520~公元前456年)。是孔門七十二賢之一,孔門十哲之一,他是孔子的得意門生。唐代時追封其為“黎侯”;宋代時加封為“黎公”,明代時改稱“先賢端木子”。

杠杆原理 也稱“杠杆平衡條件”。要使杠杆平衡,作用在杠杆上的兩個力矩大小必須相等。在使用杠杆時,為了省力,就應該用動力臂比阻力臂長的杠杆;如果想要省距離,就應該用動力臂比阻力臂短的杠杆。因此使用杠杆可以省力,也可以省距離。

張僧繇 南北朝時梁武帝蕭衍時期的名畫家。苦學成才,長於寫真,並擅畫佛像、龍、鷹,多作卷軸畫和壁畫。成語“畫龍點睛”的故事即出自於有關他的傳說。代表作品《二十八宿神形圖》、《梠武帝像》和《漢武射蛟圖》。

桔槔 俗稱“吊杆”、“秤杆”,是一種原始的吸水工具。桔槔早在春秋時期就已相當普遍,而且延續了幾千年,是我國農村曆代通用的舊式提水器具。這種簡單的吸水工具雖簡單,但它使勞動人民的勞動強度得以減輕。

[閱讀鏈接]

漢代的劉向著有《說苑》共20卷,按各類記述春秋戰國至漢代的逸聞軼事。其中的《反質》一篇記載鄭國大夫鄧析推廣農業灌溉機械桔槔的事。

有一次鄧析過衛國時,見有5個男子背著瓦罐從井裏吸水澆灌韭菜園子,從早至晚隻能澆一畦。

鄧析路經這裏,看到他們笨重的勞動,便下了車,教他們說:“你們可以做一種機械,後端重,前端輕,名叫“桔槔”。使用它來澆地,一天可澆百畦而不覺累。”

這是鄧析對桔槔工作效率較全麵的描述。