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中國(guó)古代對(duì)斜面原理的運(yùn)用有哪些
發(fā)布時(shí)間：2025-05-11 16:18:11
斜面是簡(jiǎn)單機(jī)械的一種，可用于克服垂直提升重物之困難。距離比和力比都取決于傾角。如摩擦力很小，則可達(dá)到很高的效率。
我國(guó)先民發(fā)現(xiàn)，通過(guò)斜面牽引重物到一定高度，可以比直接將該物舉到同樣高度要省力。因此，古人將這一原理運(yùn)用到建筑、農(nóng)具制造和農(nóng)田整治等生產(chǎn)實(shí)踐中。
在古代建筑中，常應(yīng)用木楔或金屬楔。楔子是尖劈的一種，人們常用它加固各種建筑物和器具。
據(jù)記載，在唐代蘇州建造重元寺時(shí)，工匠疏忽，一柱未墊而使寺閣略有傾斜。若是請(qǐng)木工再把寺閣扶正，費(fèi)工費(fèi)事又費(fèi)錢。寺主為此十分煩惱。一天，一位路經(jīng)此地的外地僧人對(duì)寺主說(shuō)：“不需費(fèi)大勞力，請(qǐng)一木匠為我做幾十個(gè)木楔，可以使寺閣正直。”寺主按照他的話，一面請(qǐng)木工砍木楔，一面擺酒盛宴外地僧人。飯畢，僧人懷揣楔子，手持斧頭，攀梯上閣頂。只見(jiàn)他東一楔西一楔，幾根柱子楔完之后，就告別而去。10多天后，寺閣果然正直了。小小幾個(gè)尖劈，作用卻這樣巨大！尖劈是斜面的一種具體形式。原始社會(huì)時(shí)期，人們打制或磨制的各種石制或骨制工具中，都不自覺(jué)地利用了尖劈的原理。
尖劈能以小力發(fā)大力，以小力得到大功效。而且尖劈兩面的夾角越小，以同樣大的原動(dòng)力就可收到更大的功效。因此，尖劈發(fā)展成為尖利的鋒刃，如針、錐、鐵鉤等物。隨著建筑材料的進(jìn)步，各種尖劈也以青銅、鐵或鋼鐵制成。
王充在《論衡?狀留》篇中寫(xiě)道：針錐所穿，無(wú)不暢達(dá)；使針錐末方，穿物無(wú)一分之深矣?？梢?jiàn)人們?cè)诶碚撋弦仓兰馀怼?/p>
尖劈在機(jī)械工程中應(yīng)用普遍。古代榨油機(jī)被稱為“尖劈壓機(jī)”就是一例。在該機(jī)架上壘疊方木，在方木的間隙打入長(zhǎng)楔，以擠壓預(yù)先置于方木油槽中的油料。
尖劈原理的另一個(gè)重大歷史應(yīng)用是犁的發(fā)明。犁中的鏵是翻土的主要部件。犁鏵以鑄鐵為之，多為等邊三角形，兩邊削薄成刃，其前端交為犁鋒，也即尖劈。
鏵多為A物線形斜面，其功用在于將犁鏵所起之土翻向一側(cè)。在犁這一農(nóng)耕工具中，尖劈與斜面都用上了。今天，雖然犁的外形、大小、質(zhì)地、發(fā)動(dòng)力等方面有所改進(jìn)，而犁鏵、犁的基本形狀及機(jī)制卻沒(méi)有改變。
斜面的力學(xué)原理和尖劈相同。人們?cè)谕栖囆凶哂谄降睾蜕掀聲r(shí)，就會(huì)發(fā)現(xiàn)用力不同。
成書(shū)于春秋戰(zhàn)國(guó)之際的《考工記?辀人》記載：推車上坡，要加倍費(fèi)力氣。用雙手舉重物到一定高度和用斜面把同樣的重物升到同一高度，自然后者容易得多。
《荀子?宥坐》記載：人們不能把空車舉上3尺高的垂直堤岸，卻能把滿載的車推上高山。這是為什么？因?yàn)楦呱降穆访嫫露刃本彙＿@正是斜面物理功用的最好總結(jié)。
古人對(duì)斜面原理的運(yùn)用還體現(xiàn)在農(nóng)田整治上。作為一個(gè)農(nóng)業(yè)古國(guó)，我國(guó)古代勞動(dòng)人民在治理坡耕地方面采取了很多有效措施，而修筑梯田就是山丘地的農(nóng)民運(yùn)用斜面原理的典型例子。
梯田最早出現(xiàn)在史前時(shí)期。起初人們清除森林或小山頂，以便種植一些糧食作物，或者作為防御工事。如廣西龍脊梯田，始建于元代，完工于清代初期，在機(jī)械普及以前就很有規(guī)模了。
