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三。机械成就

在讨论车轮制造时,考·公基·伦·张任从受力、运动、与地面接触不同的影响等因素出发,谈到车轮的形状与运动速度的关系,说:“观察汽车的每一个方法都是细致的,没有速度。”“微触”是指车轮与地面的接触面积很小。也就是说,如果车轮与地面接触少,就容易转得快。那么,如何才能做到“微触”呢?它接着指出:“如果你想让它最小化,你没什么可拿的,就拿着它(圆)。”也就是尽量把轮子做成理想的圆形。这是实践中对滚动体滚动速度与滚动体接触面积关系的经验总结,符合现代摩擦理论。在讨论如何检查车轮各部分是否均匀时,它说:“轮辐必须均匀,调平(下沉)必须均匀。”"水被认为(取决于)它的平静."在这里,水是浸在水里的。如果“整平”的意思是起伏一致,那么车轮的各个部分就必须是均匀的,符合制作车轮的要求。这就是浮力原理在制造轮子中的应用。在讨论车轮大小对拉力(牛或马)的影响时,它说:车轮过短,马总是上坡。从目前的力学知识来看,车轮过低时,轴与地面成一定角度,马除了克服运动阻力还要承受一部分重力,所以马总是像上坡一样挣扎。这是对实际中斜面上的应力的极好分析。

“考公基”还分析了与弹道学相关的技术。它在《矢人》中说:“水能辨其阴阳,定其比,夹其比定其羽,参其羽,定其刃。即使有爆炸,也可以害怕。”也就是说,为了让箭在飞行中保持稳定,箭上的羽毛按照一定的比例对称排列,再加上箭头,这样就不怕飞行中的风的影响了。然后他说:“前者弱,后者弱,后者飞,中间弱,中间强。”“羽丰则迟,羽杀则迟。”这说明如果箭杆先轻后重,或者先重后轻,都会影响飞行高度;中间重量配置不当会影响飞行稳定性;羽毛太多,飞行速度慢。如果羽毛太少,箭很容易倒向一边,错过目标。

考·公基是第一个讨论物体惯性的人。《一个人》一文中说:“劝你加足马力,当它耗尽时,你就能取之。”意思是拉一匹马的时候,马已经不发力了,但是车还能走很远。这里指出了物体的一个基本属性——惯性,这也是世界上最早的关于惯性现象的讨论。

东汉王充在仔细观察物体运动的基础上,在《论衡》中指出了人的视觉在观察物体运动速度时会产生错觉的原因以及如何测量物体运动的速度。在《论衡》中,他说:“天道病了,人走得太远,视之为迟。望着远处事物的他,若不动,若不动;怎么测试?在江海里坐船,驾着风,近岸病,远岸晚,船固,或病或晚,远近自然。”那是因为观察者和运动物体之间的距离不同,所以它的速度也不同。这也说明王充已经知道视角不同对观察物体速度的影响。论运动速度,也有“日行千里,夜行千里,麒麟日行千里,但日与麒麟步相似。”意思是太阳和麒麟在白天以相同的速度运动,说明现代物理学中的“速度”概念已经萌芽。

关于力与运动的关系,王充说:“故车行于陆上,船行于沟中。饱而重者迟,空而轻者病。”“责任重大,很难快速进步。”他还说“古人多力,体力负荷千里。”几乎可以把钩子拉长,让它自举。不能离开地面。“显然,不仅知道在外力作用下,如果外力不变,物体越重,越难开始运动或改变运动状态。这显然就是现在所谓的牛顿第二运动定律的萌芽,也承认了内力改变不了物体运动状态的事实。

漏行浑天仪和候地动仪是东汉张衡(公元78-139年)根据物理学和力学原理制作的。它们分别在天象和地震观测中发挥了作用。漏运转星盘是一种自动测量和显示天象的仪器。它用一个中空的铜球代表天球,铜球上画有星座、黄道和赤道、天球上附着的地平环和子午环等。天球可以支撑在子午环上绕天轴旋转。此外,测量时间的破釜与大象联动,即利用破釜的等时性,以破釜漏出的水为动力,再通过安装在大象体内的齿轮做传动和控制设备,使大象每天绕天轴匀速转动,达到自动、近乎正确演示天象的目的。侯丰地动仪由精钢制成,形似一尊酒雕,里面均匀排列着八根“首都柱”——上粗下细的柱子。由于重心较高,地面震动时,非常容易向震动方向坠落。有八条龙,嘴里衔着小铜球,每个龙头下都有一只蛤蟆,昂着头,张着嘴(见插图5)。一个资本柱倒下来,带动相连的龙,使龙嘴张开,里面装的铜球落入下面的蛤蟆口中。因此,可以通过观察下落铜球的方向来判断地震的方向。

在运动相对论的观念方面,晋代天文学家(261 ~ 303)说:“乘舟涉水,水去,舟不迁”(《志》);金(283 ~ 363),字抱朴子,在《抱朴子内篇·塞南》中说:“云往西,月往东。”这种相对运动的思想甚至在《晋书·十一天》中被用来解释天体的运动:“天如磨盘向左转,日月向右转,随天向左转,所以日月实际上是向东移动,而天空却向西拉。”比如一只蚂蚁走在磨盘上,磨左手蚂蚁往右走,磨出病蚂蚁来晚了,只好带着磨回到左边。“很有价值的是《商舒威考凌瑶》一书,至少成书于东汉(作者不详,收录于明代孙翼编的《古微》一书中)。同时,书中提出了一个著名的结论:“陆上有四游,冬季至日北上西三万里,夏季至日南下东三万里,春秋分是其中之一。“关于运动相对论的这一观点,考凌瑶至少比伽利略的对话早约1500年。这种观点表明中国古代的体育思想已经达到了很高的水平。