中国古代典籍中的物理实验

1壶谢桥水谷英台介绍了徐宥箴在1453年在山东章丘奉命治水之前所做的一个实验，在《明史·末记》中写道:“起初，有德方久恭之术者，有言而无不及之术者，被中使和上使所问。有两盆珍，一盆知识，一盆知识，五盆水，两盆水，五孔先干了。特使把信还给报纸，说他唯一能做的就是诚实。”该试验是在主张修筑堤防阻挡黄河决口或疏浚费用河的矛盾下进行的。徐宥箴主张分流河道，疏通河道，认为排水很容易，但有人堵塞了河道。因此，徐宥箴在钦差大臣面前演示了从壶中放水的实验，并用事实证明了分水放水的正确性。这个提议得到了皇帝的支持。实验如下进行:取两个相同形状和相同体积的壶，在一个壶中开一个大孔，在另一个壶中开五个小孔。五个小孔的总面积等于大孔的面积。将两个水壶装满水后，水同时从水壶的孔中流出。实验的结果是先把有五个小孔的罐子里的水抽干。这个实验的有趣之处在于，人们通常认为只要两个罐子的开口面积相等，它们的流量就一定相同，但事实并非如此。由于两个罐的横截面积、开始时的水深和开口面积相等，罐中的水流出的时间取决于开口的水流系数。如果两个壶的开口形状相同，并且孔边缘的锐度与水温一致，则水流系数由流速系数决定。在一定范围内，流速系数随水深和孔径的减小而增大，这就是五孔釜中水先干的原因。《明静石闻辨》、《物理知识》和《童鸣鉴》中也有关于壶口流量的记载。然而，在实验原因的描述、釜中的孔的数量以及是否确定孔的横截面尺寸方面存在细微的差异，但是实验结果完全相同。这个实验也是迄今为止世界上最早的同类实验。2节结环飞木《抱朴子》载:“以枣心木为飞车，以牛皮结环剑为引其机，...把它交给黑帮，带到40英里外……”。飞车，或称“竹蜻蜓”，是一种飞行装置。这种游戏者通常使用竹片或木屑作为飞翼，在飞翼下安装一个旋转手柄(环刀)。旋转手柄套在由竹筒制成的手柄内。手柄的一侧开有一个孔，绳子穿过小孔后缠绕在旋转手柄上，绳子的一端露出手柄外，用力将绳子拉出，翼片飞到空中。飞车的飞行原理是:拉动绳索，旋转手柄快速旋转，飞翼做圆周运动。由于飞翼的形状像螺旋桨，它对空气施加向下的力。当所有的绳子都从竹简中拉出后，飞翼被空气的反作用力推到空中。“竹蜻蜓”已经被人们喜爱了几千年。像风车一样，它仍然在人们中间流行。值得注意的是，风筝在古代也被称为飞车。张华曾在"博客"中提到，"齐虎河乡的人善用机器，杀百鸟，飞得快，走得远。"这里所说的飞天车是一个风筝，它的飞行原理不同于“竹蜻蜓”。3魔杯吐酒南京博物馆和四川大学博物馆都有一种清代制作的“魔杯”:当你把酒倒入杯中，只要不太满，一滴酒也不会流出来，但如果酒的含量超过它的限度，哪怕再多一点，酒也会从杯中流出，直到喝光为止。这种器皿常被用来警告人们不要贪图好酒好杯，其中蕴含着“盛衰、喜忧”的人生哲学。有些人还称魔术杯为“龙酒杯”、“世界杯”或“公平杯”。在杯子里，一个小的直立的瓷人附着在杯子的底部，一个干渴的黑(虹吸管)藏在瓷人里面，干渴的黑的一端藏在杯子的底部并与杯子里的液体相通，另一端穿过杯子的底部并与杯子外面的空气相通。使用时，将酒注入杯中，使杯中的液面略低于虹吸管的顶部，此时虹吸管中的液面与杯中的液面处于同一高度，压力为一个大气压，酒不会从虹吸管中流出；当杯中的液位高于虹吸管的顶部时，虹吸管中的液位低于杯中的液位，虹吸管通向杯子的一端的压力增加，酒通过虹吸管流出杯子，直到酒流完。魔术杯在清朝之后丢失了。解放后，景德镇的陶瓷技术人员根据宋代古籍重新制作了这个杯子，并在外贸交易会上引起轰动。4.、王士祯在《袁剑·韩雷》中指出:“初唐时，善于打击欧。他用月瓯和星瓯加减水，用筷子击打。他的声音比方胜好。”意思是:在唐朝早期(公元859年)，一个叫郭道元的人擅长和欧姿一起演奏音乐。他用了12个月瓯和星瓯。根据音乐的需要，他临时往瓯中倒了适量的水，用筷子敲了敲燕鸥。声音很好听，效果也不错。这是一个有趣的振动发声实验。实验期间，欧的水位发生了变化。当欧被击的时候，欧身体的声音就会发生变化。演示前，仔细调整各欧的水位，根据音高有条不紊地排列好欧，然后根据乐谱用筷子敲击相应的欧，播放动人的音乐。对欧的攻击是对福的攻击的遗迹。《吕氏春秋》和《史记》记载了伏遇袭的趣事。《庄子》和《淮南子》都有扣盆和唱歌的例子，但这正是应该采取的。5《孔子家语》说:“孔子在鲁桓公的庙里观察，有一个‘徐琪’。在守庙日，老师问:“这是什么？”直到今天:“这个盖子是一个可以翻转坐着的装置。徐是她，钟是郑，满是傅。明君相信他是真诚的，所以他经常把它放在座位旁边。顾对弟子天说:'我们怎么能试着注水？'它是注入的水，中间是正确的，全部被覆盖。上述器物与仰韶人使用的尖头底提水陶罐非常相似。这种陶瓶是一种取水器具。它腰上有两只耳朵，可以穿绳子。空瓶的重心在双耳上方。当空瓶下降到河里时，它可以自动倒入60%到70%的水。瓶子的重心落在双耳以下，瓶子会自动在水中扶正，这样在提水时水就不会溢出来。如果瓶子被压入水中，瓶子的重心将在水充满后上升到比空瓶子的重心更高的位置，并且瓶子被提出水面，部分水将由于倾斜而倒出。古籍中有大量关于徐琪蓄水能力的记载，如《三国志》、《汉武帝纪》、《玉壶清华》、《太平广记》等。据《袁剑·韩雷》记载，“周祠徐琪”在东汉时期就已存在，但到了汉末就不复存在了，其形制也遭到了彻底的破坏。后来，杜预、祖冲之、李煜、曹丕等人重修了徐琪，其应用越来越广泛。因为这种研究物体重心变化的实验对提高物体稳定性的研究有很大的科学价值。我们现在使用的翻笼车是一种重心可以手动改变的装置。事实上，古代的陀螺仪和酒杯是研究重心位置的类似工具。6法律考之声《念花李记》说:“节令殷从河内灰中治理，而春日的钟也应该是金门的竹。”我说的是砍掉金门山的竹子，把河内芦苇茎上的薄膜烧成灰烬，把灰烬放入新的合法管道，然后吹标准的黄钟合法管道，验证新管道是否符合标准。新管子的一端是开放的，另一端是密封的。当标准的黄色钟形管发出声音时，声波从新管的开口端进入管内，并从密封端反射回来。因此，入射波和反射波叠加形成驻波。新管道的密封部分是驻波节点。如果新管道的长度正确，开口部分就是波腹。这时，管道中的空气振动最强烈，管道中的轻灰振动成小堆和小堆。同时，可以听到来自管口的共振声。如果新管道不符合标准，管道将不会共振，管道中的轻灰将保持不变。这个有趣的声学实验的结果在中国古代被广泛用于度量衡的检定，并在各种乐器的制造和调整中发挥了非常重要的作用。根据后汉的记载，这种实验通常在茶馆里进行:“等气的方法是房间的三倍，门是关着的，而且有必要在房间里到处散布争吵。就木材而言，每条定律都是一，内壁高，外壁高。从它的位置，法律被添加到它，并且内端被狼蛛灰压制。箱子会一直等到它通过，当空气到达它的时候，灰烬就会移动。”。《家书》是一部芦苇茎中的薄膜。用它燃烧的灰烬很轻。当竹筒振动时，灰烬很容易移动。“丁满”是一种没有图案的丝绸。它被密集地覆盖在室内，以防止室外声音和气流对实验的干扰。《后汉书》记载的茶馆也是我国最早的声学实验室，至少在1700年前。现在在物理教学中，声音在空气中传播的速度是一个重要的常数。测定这个常数的实验有共振管法。该装置是从法律管声音测试实验装置发展而来的。类似地，演示声音*的共振是在两个频率相同的声音*的每一个下面安装一个共振箱，以便它们被分开一定的距离，撞击其中一个声音*，另一个声音再次振动，并且从共振箱发出的声音被同时听到。这个实验也是从法律管的声音测试发展而来的，它也结合了“纸人共振”的实验方法。唐端石成说，在他掉牙之前，他曾听人说过，有些人可以用碗中的绿豆打苍蝇，而不是十分之一，而且“他也可以一拳打到碗中，走十个地方而不掉下来”“用拳头倒碗，走十个地方不摔倒”，这是一个激动人心又有趣的实验:如果你把碗挂在拳头下面，握紧拳头走路，即使你走了很长一段距离，碗也不会摔倒。上述实验在人群中广泛流传，并经常在街上和酒吧里演示。有些人把“拳头”当作“手掌”。它被称为“手掌吸碗”或“手掌下悬碗”。你怎么能把碗挂在手掌下？事实证明，当碗被放在手掌上时，另一只手将碗的底部用力压在手掌上，以使手掌肌肉尽可能地填满碗的底部。当碗和手掌倒置后，碗将在重力的作用下移动到地面，从而在碗和手掌之间的接触部分的中间形成真空，以产生负压。如果碗和手掌之间的接触部分不漏气，碗将悬挂在手掌下而不会脱落。8“漂浮在水面上”，钱明方以智在《物理知识》第一卷中指出:“如果你把钱放在碗里，那些站得远远的人会视而不见。当水装满碗时，钱就会浮起来。“这是一个演示光线折射的实验:当一枚硬币被扔进一个空碗中时，碗的一侧远离光线，硬币反射到人眼的光线被不透明的碗壁挡住。我们看不到硬币。水被注入碗中，光从空气中进入水中。由于水和空气的密度不同，入射到硬币上的光线会在水面弯曲。这种现象被称为光的折射。由于光的折射，当我们对着折射的光看时，硬币“漂浮”起来，因为我们看到了硬币的虚像，所以水池看起来更浅了。《莫箐》中有这样一个描写:《墨夏书》、《经》大而深而浅。家具上写着。”《夏静说》、《靖:沈、靖之辈也，沈浅非荆浅也。如果是五分之一。”据*超说，《夏静》中的“大”字被怀疑是个“居”字，书的上半部分的“亩”已经破了。此外，如果“工具”的意思是“看见”或“看见”，那么最初的意思是“通过:看见水下物体，下沉的深度变浅”。这应该在视线范围内解释。”他说:“浸没在水中的物体只能在图像中看到，不是在较浅的深度，而是在较浅的图像中。变化大约是五分之一。《九草蛾》引用《太平广记》中“史燚”的话说，王千的孩子张百胜央求郑起去玩。"张拿了一把草马，反复揉搓，才知道飞蛾扑火."段在酉阳也有记载。意思是:张立即用手抓了一把马草，反复揉搓。很快，马草像灯蛾一样飞了起来。据史料记载，张对有丰富的自然科学知识。他精通医学和化学，他的“炼金术”具有科学真理。因此，“挖草蛾”不应该是一个骗局。“拿一把马和草，反复摩擦，它们就会变成飞蛾”，这个记录对我们来说太简单了，无法重复最初的实验过程。然而，我们知道一些干绝缘体和其他干材料在相互摩擦后会显示出电学性质，并且通过用相同的材料和方法摩擦获得的两个带电体在放在一起时会相互排斥。摩擦起电现象是由希腊哲学家和数学家泰勒斯在公元前1600年发现的。中国公元前也有记载，《春秋纬考义游》说:“刺史取铁，代之以玄。”然而，直到1733年，法国人德·于飞才发现摩擦后两个带电体之间的斥力。喷泉中的10个容器“柏青雷超”包含:“黄路邵庄从影，特别高兴他的新思想和技能。...作为一个盛水的容器，水被放在容器中，水从底部到顶部像一条线一样射出。它有五六英尺高，而且不断移动。”七八岁时，黄吕庄能像削木机一样自动在桌子上行走，像木狗触摸机器一样吠叫，像画眉跳舞一样唱歌。不幸的是，没有这些作品的详细记录，这使得人们很难理解其中的奥秘。至于容器中的喷泉，戴蓉在他的《黄吕庄传》中写道:“一线喷泉有不同的制作方法。刘志权，像柳树一样被击落在水面上。”可以看出，制造喷泉的方法有很多种，其中最常见的是液压方法和气动方法。水压法是将水箱和水源(水箱或水池)用连通管连接，连通管接水器的一端垂直向上，当水源位置高于水箱时，水通过连通管从水箱中喷出；气压法是通过改变喷泉装置中的气压来实现的。直管垂直插入两个没有装满水的密封容器中，直管的一端浸没在水中，另一端暴露在容器外。两个直管暴露在装置外部的末端，一个制成喷嘴型，另一个制成漏斗型。使用另一个弯管，其两端分别插入两个容器中，使得两个容器空气连通。此时，水被注入漏斗，水将从喷嘴管的顶部喷出。因为在将水注入漏斗后，水进入连接到漏斗的容器，容器中的水位上升，增加了两个容器中的气压，这迫使连接到喷水管的容器中的水从喷嘴喷出。