中国古代对简单机械的认识和应用

杠杆和滑轮在物理学中被称为简单的机器。杠杆的使用可以追溯到原始时代。当原始人拿起棍子与野生动物搏斗或者用它撬一块大石头时，他们实际上是在使用杠杆。石器时代人们使用的石刀和石斧是用天然绳索用木柄绑在一起的，或者在石器上凿洞并安装木柄。这表明他们在实践中理解杠杆的经验法则:伸出力臂可以增加力量。

1.杠杆在中国的典型发展——天平

杠杆在中国的典型发展是规模的发明及其广泛应用。一个物体的重量可以通过在杠杆上安装一根作为支点的悬绳，在一端悬挂一个重物，在另一端悬挂一个重物或一个称重重物来称重。古人称之为“称重”或“衡器”。“重量”是一个重量或一个秤，“秤”是指一个秤杆。到目前为止，考古发现的最早的规模是长沙附近左加宫山战国楚墓的规模。它是公元前4至3世纪的产物，是一种等臂秤。早在春秋时期就可能使用不等臂秤。古代中国人还发明了一种有两个支撑点的秤，俗称泰铢秤。有了这种秤，较重的物体可以在不改变支点的情况下称重。这是中国人在称重仪器方面的伟大发明之一，也表明中国人在实践中已经完全掌握了阿基米德杠杆原理。

莫箐的书首次描述了天平的杠杆原理。《墨经》称从秤的支点到重物一端的距离为“本”(今天通常称为“重臂”)，从支点到重物一端的距离为“标”(今天称为“力臂”)。《墨经》说:第一，当重量和重量相等，天平平衡时，如果重量在天平的一端，天平的一端必须下垂；第二，如果天平由于增加了重物而平衡，那是由于标尺长度短。第三，如果等重量的物体被加到这个短量规的两端，量规的一端会下垂。(“秤，加到它的一边，就会挂下来。如果重量和重量相似且平衡，那么短的出价将是长的。”如果两者在重量上或多或少相似，那么必须出价。“墨家在这里讨论了杠杆平衡的各种情况。他们不仅考虑了“起源”和“标准”之间的平等平衡，也考虑了“起源”和“标准”之间的不平等平衡。杠杆两端的力以及力和作用点之间的距离都会被注意到。虽然它们没有给我们留下一个定量的数字关系，但这些书面描述肯定是墨家自己实验的结果，比阿基米德发现杠杆原理早了大约200年。

2.橘子粉

蔓越莓是一根细长的杠杆，连接在一个直立的架子上，中间有一个支点，一端挂着一个重物，前端挂着一个水桶。当一个人把水桶装满水时，由于杠杆末端的重力，水可以很容易地被拉到需要的地方。早在春秋时期，橘子南瓜就很常见，并且持续了几千年。这是一种老式的中国农村常用的提水器具。

3.滑轮

滑轮，古人称之为“滑轮”。使用天车可以改变力的方向。使用一套适当匹配的滑轮可以节省劳动力。至少从战国时期开始，滑轮就被广泛用于生产战争装备和水井提水。

最早关于滑轮力学的讨论是《墨经》。“莫箐·夏静”将重物向上提升的力称为“Q”，将*下落的力称为“回缩”，将整个滑轮机构称为“绳系”。”说:举重采用“绳系”时，“切”力和“守”力方向相反，但同时又有一个共同点。当举起重物时，应该用力并不费力地“收集”它们。如果一个人使用“绳索系统”来提升重物，他可以节省力气并放松。(“为了战斗和反击。”“切，强也；铅，弱也。没有必要停止给予，而是要团结起来。”在“绳子”一侧，绳子更长，物体更重，所以物体下降得越来越多。另一方面，绳子更短，物体更轻，所以物体被举起来越多。(“切，重的往下，轻的往上。”如果绳子是垂直的，绳子两端的重量相等，“绳子系统”就不能平衡。(如果绳子笔直向下，重量是一样的。)如果此时“绳索系统”不平衡，提升的物体必须在斜面上，而不是*悬挂在空中。我们不得不佩服墨家丰富的力学知识！

4.小玩意

滑轮的另一种形式是绞盘。一根短圆木被固定在井边的木架上。绳子缠绕在圆木上。绳子的一端固定在圆木上，另一端悬挂着一个桶。旋转圆木可以提水。只要绳子缠绕得当，木桶就可以挂在绳子的两端。一个水桶提水上升，另一个水桶下降。这可以使起锚机一直工作。起锚机可能起源于商朝晚期和周朝早期(公元前11世纪)。

根据《吴源》的记载，失传的历史是一部锚机。史毅是周初的一位历史学家。早在公元前1100年，中国就发明了起锚机。到了春秋时期，起锚机变得流行起来。起锚机的制造和应用与古代农业的发展密切相关。它被广泛用于农业灌溉。起锚机在我国已经使用了很长时间。尽管已经改进，但它基本上保持了原来的形状，这表明我们的祖先在3000年前设计了一个结构非常合理的起锚机。*，在中国北方缺水地区，起锚机仍被用来运水灌溉小块土地。目前，一些有深层地下水的山区也在使用卷扬机从深井中提水供人饮用。在其他行业，起锚机由牛的力量驱动，然后安装其他工具来钻井或抽取盐水。