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滑輪與轆轤

佚名 2025-03-26 11:32:23

滑輪,古代人稱它為“滑車”。應(yīng)用一個定滑輪

,可以改變力的方向
;應(yīng)用一組適當(dāng)配合的滑輪
,可以省力
。至少從戰(zhàn)國開始
,滑輪在作戰(zhàn)器械
、井中提水等生產(chǎn)勞動中被廣泛應(yīng)用
。傳說公元前第4世紀(jì)
,巧匠公輸般為季康子葬母下棺,使用了滑輪
。漢代畫像磚和陶井模型都有滑輪裝置

山東武梁祠一漢代畫像磚,描繪了人們從水中打撈鐵鼎的畫面(圖2-3):河岸兩邊各有三人前后拉著繩子

,腳蹬河岸斜坡
,彎腰使勁;繩子一端通過滑輪連結(jié)在鐵鼎上
;上下左右
,眾人圍觀。它描述的是秦始皇“泗水取鼎”(《史記·秦始皇本紀(jì)》)的故事
。傳說
,大禹造了九個巨鼎,以便人們識別善惡
。九鼎從夏傳到商
、周,成了最高統(tǒng)治者權(quán)力的象征
。在周赧〔nan蝻〕王十九年(公元前296年)
,秦昭王從周王室取走了九鼎,不幸途中一鼎竟然飛入泗水河
。后來
,秦始皇去東海覓神仙,路過此地
,便命令千人入泗水河打撈寶鼎
。可是
,當(dāng)寶鼎剛拉出水面
,一條龍(在畫面鼎上)沖出,咬斷繩索
,寶鼎又沉落河底
。畫面左邊生動地刻劃了繩子斷裂一剎那,拉繩人朝天仰倒的情景
。這幅畫和這個故事表明那時候已普遍使用滑輪

圖2-3漢代畫像磚:泗水取鼎(摹繪)

圖2-4金墓壁畫中的轆轤(摹繪)

滑輪的另一種形式是轆轤(圖2-4)

。將一根短圓木固定于井旁木架上,圓木上纏繞繩索
。索的一端固定在圓木上
,另一端懸吊木桶。轉(zhuǎn)動圓木即可提水
。只要繩子纏繞得當(dāng)
,繩索兩端都可懸吊木桶。一桶提水上升
,另一桶往下降落
,這就可以使轆轤總是在作功?div id="m50uktp" class="box-center"> !笆坟甲鬓A轤”(《物原》)
,史佚是周代初年的史官,表明轆轤大概起源于商末周初
。據(jù)曾公亮在《武經(jīng)總要前集·水攻·濟(jì)水府》中記載
,周武王時有人以轆轤架索橋,穿越溝塹
。唐代劉禹錫(公元772-842年)描寫了他親自所見的一種稱為“機(jī)汲”(《劉夢得文集·機(jī)汲記》)的提水機(jī)械(圖2-5)
,它是將轆轤與架空索道聯(lián)合并用,以便將山下流水一桶桶地提上山頂
,既澆田地又省力

圖2-5機(jī)汲

1.滑輪;2.繩索

;3.供懸吊水桶的鐵鍵

山頂上隱約可見絞轉(zhuǎn)繩索的轆轤。

現(xiàn)有史籍中最早討論滑輪力學(xué)的還是《墨經(jīng)》

。書中將向上提舉重物的力稱為“挈”〔qie竊〕
,將自由往下降落稱為“收”,將整個滑輪機(jī)械稱為“繩制”
。《墨經(jīng)·經(jīng)下》寫道
,以“繩制”舉重
,“挈”的力與“收”的力方向相反,但同時作用在一個共同點上
。提挈重物要用力
,“收”不費力。若用“繩制”提舉重物
,人們就可省力而輕松
。在“繩制”一邊
,繩較長、物較重
,物體就越來越往下降
;在其另一邊,繩較短
、物較輕
,物體就越來越被提舉向上。如果繩子垂直
,繩兩端的重物相等
,“繩制”就平衡不動。如果這時“繩制”不平衡
,那么所提舉的物體一定是在斜面上
,而不是自由懸吊在空中。(圖2-6)對于墨家豐富的力學(xué)知識我們不能不欽佩

圖2-6墨家討論滑輪的力學(xué)問題

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