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里程表的演变:更准确更直观

科普小知识2021-11-12 15:08:17
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里程表是现代交通工具中不可缺少的附件。这是一个用来记录里程的工具。通过它,人们可以知道车辆这次行驶了多少公里,以及车辆离开工厂后行驶了多少公里,然后推断出发动机甚至车辆的整体状态。有趣的是,现代交通中使用的里程表早在2000年前的古希腊就有了雏形。之后,科学家们试图推动它朝着更准确和直观的方向发展。

经过2000多年的研发,里程表的传动方式已经从笨重易损坏的齿轮逐渐转变为方便可靠的软轴。计数方式也从繁琐的人工计算转变为语音提醒,升级为简单直观的数字仪表显示,每一种都体现了发明者的智慧。

早在公元前1世纪,里程表的存在就有文献记载。当时,里程表采用齿轮传动原理。一个齿轮安装在战车的轮轴上。齿轮与传动装置相连。每次齿轮转动400次,传动装置就会把一颗鹅卵石扔进另一个小盒子里。因此,当战车停下来时,里程可以通过计算小石块的数量来计算。

此后不久,东汉著名发明家张衡独立发明了里程表。这就是著名的“李稷古车”。原理与古希腊里程表相似,但齿轮的另一端与一个木制人相连。当*每排通过一英里的距离时,木头人的手臂会自动发出小鼓的声音。这种设计显然比扔石头要先进一点。

里程表的演变:更准确更直观

汉代画像石中的“李稷古车”

然而,“李稷古车”在现实生活中除了作为皇帝出行的礼仪交通工具之外,并没有被使用过。1700多年后,美国政治家和科学家本杰明·富兰克林经过艰苦的研究和改进,终于发明了现代里程表,里程表逐渐被人们所接受。

富兰克林在1737年被任命为费城邮政局长,当时他被任命改革美国的邮政服务。在此期间,他规定不同地区之间的邮资由距离决定。然而,在实际实施过程中,两个地区之间的邮资长期以来一直不确定。经过实地调查,富兰克林发现问题在于两地居民认为两地之间的距离比邮政部门搜索地图后得到的距离短得多,不应收取更高的邮资。

因此,重点是两个地方之间的实际距离。那时,科学和技术不如现在先进。没有卫星来确定里程。除了查地图,人们只能一点一点地测量它。然而,由于两地之间的实际距离并不近,如果现场测量在短时间内完成,很难保证精度。长时间的精细测量将花费太长的时间,并延迟整个改革计划的进程。所以富兰克林下定决心要解决这个问题,并让两个地方的居民都把它口头上。

为了实现他的诺言,富兰克林想了各种办法,浪费了大量的大脑,变得越来越瘦。最后,他决定设计一种仪表,可以显示出马车行驶的距离,并通过在两地之间往返来获得准确的距离。

里程表的演变:更准确更直观

本杰明·富兰克林正在研究数据(数据图表)

他查阅了大量数据,发现以前的里程表有两个主要问题:一个不够准确;第二,显示里程的方法太复杂,不够直观。当然,这两个问题也摆在富兰克林面前。数石子太麻烦,而且声音不够准确。为了说服这两个地方的人,精确的里程表是必要的。通过使用具有更多齿和更精确传导的结构,可以实现精确的问题。对于显示的问题应该做什么?富兰克林首先在实验的基础上安装精密齿轮来解决精度问题。另外,两个线轴安装在小车上,这样一个空线轴与一个装满纱线的轴相连。随着小车的行进,纱线将从充满纱线的线轴上逐渐缠绕到空的纱线轴上。停车后,只能通过比例转换获得里程。这样,他觉得里程表显示复杂,难以计算,问题就解决了。

完成里程表后,富兰克林非常兴奋,立即进行了实验。然而,经过长时间的试运行,他发现了一个问题:使用精密齿轮后,虽然里程表的传输更加准确,但复杂的显示问题仍然存在。使用线轴显示器不仅难以精确测量电线的长度,而且电线本身非常脆弱,容易断裂。

这一发现再次打击了他,这原本是令人兴奋的。如何解决复杂的显示问题?他又陷入了沉思。然而,这一次这个问题太难了,他想了一个下午都没有结果。最后,当女仆提醒他已经很晚了,该吃晚饭了,富兰克林从他抬头看的手表中得到灵感——表盘式显示装置可靠、准确,是解决复杂显示问题的最佳选择。因此,经过一些努力,富兰克林生产了一个密集的齿轮传动装置,可以使结果更准确,里程表,可以使结果更直观地显示在表盘上的里程显示。

里程表的演变:更准确更直观

富兰克林里程表(数据图表)

这种里程表安装在车厢里后运行得很好。他的里程表计算两地之间的实际距离,并据此确定邮费。结果,邮政改革进展顺利。这个历史里程表被保存下来,现在藏在富兰克林纪念馆。

富兰克林发明现代里程表的能力与他仔细分析问题然后逐一解决问题的思维方式密不可分。此外,他解决困难的不屈不挠的精神也是他成功的法宝。试想一下,如果他在第一次失败后放弃了测试,里程表的出现可能会推迟很多年!