• <button id="mlv4x"><acronym id="mlv4x"></acronym></button>

    <nav id="mlv4x"><big id="mlv4x"></big></nav>

    <rp id="mlv4x"></rp>

      <button id="mlv4x"><acronym id="mlv4x"><input id="mlv4x"></input></acronym></button><rp id="mlv4x"></rp>

    1. <rp id="mlv4x"><object id="mlv4x"><input id="mlv4x"></input></object></rp>
      首頁  小學 初中 高中 詩詞 國學 文化 散文 經典全譯 查字典 詩意朗讀 古籍今譯 國學大師


      您現在的位置: 古詩文翻譯網 >> 中國文化 >> 中國古代物理學 >> 正文

        彈性變形與彈性定律【點擊數:


        許多固體材料在外力作用下會產生形狀變化;當外力撤銷時,它又恢復其原來形狀。這在物理學上稱為彈性變形。竹片、弓干、金屬彈簧等等,都具有彈性變形的性能。

        中國是毛竹的故鄉。竹片所具有的彈性和彈性變形在歷代曾被廣泛應用。射鳥的彈弓、弓弩的干體,彈棉、碎石、甚至織機上的彈弓,都以竹片制成。20多年以前,曾長期認為中國古代無金屬彈簧,彈簧是西方文明的產物。近幾十年的考古發掘表明,中國人早在春秋戰國時期就制造了金屬彈簧。在湖北隨縣曾侯乙墓中、在襄陽和當陽兩地的春秋末到戰國中期的墓葬中,都出土了以金屬絲繞成的螺旋彈簧,有的迄今尚有彈性。在河北新樂、山西原平等地出土的戰國墓中,還發現了金絲盤簧。遺憾的是,它們在漢代之后沒有得到進一步發展。中國特有的鎖簧和折疊式金屬簧(又稱“繃子”)得到普遍應用和發展。

        金屬的彈性和彈性變形是隨冶煉技術的發展而提高的。古代中國人在鑄造彈性刀劍上曾創造了世界之最。宋代沈括曾記述過與他同時代的人所珍藏的幾把寶劍,它們不僅削鐵如泥,而且“用力屈之如鉤,縱之鏗然有聲、復直如弦”。其中一劍“可以屈置盒中,縱之復直”(《夢溪筆談·異事》)。如此屈伸自如的寶劍,猶如今日以彈簧鋼制成的卷尺。其實,類似的寶劍一直可以追溯到三國時期,那時,魏文帝曹丕的“靈寶”劍能“舒屈無方”。其后,西晉劉琨在其中描述百煉鋼的彈性變形,說“何意百煉鋼,化為繞指柔”(《文選》卷二五)。宋以后,類似刀劍仍在不斷制造,且成為中國傳統的冶煉工藝之一。凡此種種,都是古代中國人應用金屬的彈性及彈性變形的例證。

        至于利用彈性變形的弓箭,中國更有悠久的歷史。距今30000年左右的舊石器文化遺址中出土的石鏃,就是使用弓箭的證明。西周后期,弓的彈性變形被載入詩歌之中。《·小雅·角弓》寫道:“骍骍〔xin辛〕角弓,翩其反矣。”大意是:裝調好的角弓,總是以反其作用力的方向彈回。

        古代人不僅知道彈性變形,而且“彈力”一也使用甚早。唐代段成式在記述某人踢球時所用的“彈力五斗”(《酉陽雜俎·前集·詭習》),就是最好的見證。先秦時期,測定弓弩的彈力是宮廷作坊規定的制度之一。《考工記·弓人》記述弓箭制造技術中指出要“量其力”。這表明當時已有測量弓弩彈力的器具與方法。許多典籍中也留下了測量數據的記載。如,《左傳·定公八年》說:“顏高之弓六鈞”;《管子·輕重甲》說:“十鈞之弩”,等等。令人驚訝的是,在居延漢簡中,內載弓弩彈力數值者達94處之多,其計量單位不僅準確到石、鈞,有的甚至精確到斤、兩。更值得一提的是這些測量數值居然和現代力學中用以表示材料剛度(即材料抵抗變形的能力)的大小達到驚人的一致。由此可知,古代中國人早就開始測量材料的剛度了。

        究竟如何測量弓弩的剛度?宋應星在《天工開物·佳兵·弧矢》中寫道:

        凡試弓力,以足踏弦就地,秤鉤搭掛弓腰。弦滿之時,推移秤錘所壓,則知多少。

        宋應星稱這個過程為“試弓定力”,并畫圖示之(圖2-17)。可惜,他的圖中尚未畫出“以足踏弦”的情景。應當說,這只是測量方法之一。漢代以前,或許有更簡單的方法。例如,將弓弦放松,或另以一繩松弛地系在弓的兩簫(兩端)。提起弓腰,在松繩中間掛上砝碼或秤錘。直到弓的變形達到這種情況為止:再加上砝碼,弓干就會有折斷的危險。這就是我們現在所說的“彈性限度”。此時,弦上所掛砝碼的總重量,就是古代所說的“弓力”,即我們所說的剛度。自然,還可以直接地將砝碼分別掛在弓干的兩簫,這更符合測量彎弓剛度的物理意義。

        正是在“試弓定力”的基礎上,古代人才會有彈性定律的偉大發現。所謂彈性定律,就是指在一定彈性限度內,彈性物體在外力作用下,其變形量的大小與作用其上的外力成正比。這一數學關系最早是由東漢經學家鄭玄發現的。


        圖2-17 《天工開物》繪“試弓定力”圖

        成書于春秋末的《考工記·弓人》在敘述弓的制造時曾寫道:“量其力,有三均”。鄭玄對此作出了解釋:假定某弓的弓力勝任三石之重,此時其形變量為三尺。若將其弓弦解開,以另一繩索松緩地系其兩簫,并在該繩索中央加以重錘,其結果是:

        每加物一石,則張一尺。

        唐代賈公彥又對鄭玄的解釋作進一步闡述:

        乃加物一石張一尺,二石張二尺,三石張三尺。

        可以說,他們既將弓的變形與其所受外力的正比關系講得清清楚楚,又“假定了某弓的弓力勝任三石之重”,顯然已考慮了弓的彈性限度,真是言簡意賅。

        在鄭玄之后約1500年,英國科學家胡克(Hooke,Robert,公元1635-1703年)于1676年,在作彈簧實驗時也發現了彈性定律。他就其結果寫道:

        在一定的彈性限度內,如果一個單位重量的重體把螺旋絲拉伸了某一個長度單位,那么二個重量單位的重體就能將它拉伸二個長度單位,三個重量單位的重體就能將它拉伸三個長度單位,如此類推。

        胡克還將他的這個發現推廣到金屬、木材、石塊、干土、毛發、肌肉、玻璃等物體。這個彈性規律后來就被人們命名為“胡克定律”。鑒于鄭玄早于胡克約1500年發現了它,因此,有人建議應當將它稱為“鄭玄—胡克定律”。

        鄭玄(公元127—200年),字康成,北海高密(今屬山東)人。幼時入太學,“日夜尋誦,未嘗怠倦”。后游學10余年。歸里后,聚徒講學,弟子多達千人。他“博稽六藝”,“質于辭訓”,又“精通歷算”。因黨錮事被禁,遂潛心著述。史稱鄭玄注解《周禮》(《考工記》為其中之一)是“囊括大典,網羅眾家”(《后漢書·鄭玄傳》)。因此,關于弓的彈性規律乃鄭玄之前的發現,甚至是春秋戰國之際“百工”中的“弓人”所為,也不是沒有可能的。當然,鄭玄也完全有條件發現它。至少可以說,他記下了他以及與他同時代人的有關發現。總之,從《考工記》成書時代起,中國人對彈性定律并不陌生。


    2. 上一篇資料:
    3. 下一篇資料:


    4. 中國古代作家辭典  ☆ 小學古詩文初中古詩文高中古詩文古詩詞大全中華句典寶庫分類古詩主題詩詞鑒賞














      【古詩文翻譯網】 www.b1979.com ——傳播經典文化,浸染心靈之德,綻放美麗人生
      【文言新視界,經典大舞臺】☆ | 

      神马影院手机电影