杠杆原理的实际应用 儿童力学科普故事:子贡的智慧——枯槔的发明

?????????????

杠杆原理的实际应用 儿童力学科普故事:子贡的智慧——枯槔的发明

文章插图
?
适合年龄:6岁以上难易程度:中级子贡 , 姓端木 , 名赐 , 子贡是他的字 , 春秋末期卫国人 。是孔子的得意门生 。常常游说于吴、越、晋国之间 。
有一次 , 子贡到楚国游历后 , 从南方返回晋国 , 途中经过汉阴 , 看到一位种菜老人正在菜园里忙碌 , 给蔬菜浇水 。水是从井里弄来的 。为了取水 , 他挖了一个地道下到井中 , 一步步地走下去 , 抱着一个罐子打水 , 然后又一级级台阶地爬出来 , 浇灌到菜地里 。他用了很大的气力才浇灌了一小片荣地 。
早在黄帝时代 , 人们就懂得挖井取水 , 然而取水之法却各有不同 。子贡见到这个种菜老人还是用这最古老的方法取水 , 便走上前去说:“老丈 , 你听说过一种提水的机械吗?一天可以浇灌一百畦菜地呢!用力很少而很有成效 , 老丈您难道不想使用使用吗?”
种菜老人抬起头看看子贡 , 疑惑地问:“这种机械是怎样的?”
子贡说:“凿木做成机械 , 架起来 , 后面重前面轻 , 提水很轻松 , 像抽水引水一样流得很快 , 又像沸汤涌溢一样 。这种提水的机械我亲眼见过 , 它的名字叫枯槔 。”
【杠杆原理的实际应用 儿童力学科普故事:子贡的智慧——枯槔的发明】我国古代挖井取水的历史十分悠久 , 足有六七千年的历史 。
后来推广开去 , 遍及全国 。如在商汤时代 , 有一年天下大旱 , 农田都已开裂 , 农夫们十分焦虑 。宰相伊尹指导农夫们在田头凿井 , 取水灌溉 。那时井的形状有长方形和椭圆形的 。随着井越挖越多 , 经验也越来越丰富 。井壁有的用碎陶片夯实 , 有的用砖石砌成 , 于是井壁就不易坍塌 , 水井也就可以越挖越深了 。同时 , 取水的方法也随之变化 , 开始的井不深 , 就直接下到水边 , 用罐子装水 。在商朝宰相伊尹指导下凿的井 , 大都在田边地头 , 便于直接取用 。后来 , 农夫们就用两根绳子系住木桶两端 , 两个人共同操作 。这种取水工具叫岸斗 , 需要有较宽敞的水面 , 大都用于大口井或池塘 。至于较深的井 , 就用绳索或杆子绑上水桶 , 放入井中提水 。接着又改进为“桔棒”提水 。在子贡那个年代 , 桔棒已成为很普通的汲水工具 , 得到了广泛的使用 。子贡看到种莱老人还是用老办法提水 , 自然十分惊讶 , 所以他还详细地讲述了桔樱的好处 。
子贡告诉种菜老人 , 桔棉汲水时靠人牵引 , 把系着水罐或水桶的绳子拉下来(也可以用木杆或竹竿绑住水罐) , 放进井中汲满水 , 再放开它 , 或者轻轻用手一提 , 水罐就自然升出井外….
子贡只知桔棒提水省力的原因是“前轻后重” , 却不知这是运用了“杠杆原理” 。桔槔可以省力 , 但也有不足之处 , 如果水井很深 , 水位很低 , 那就不太方便了 。因此 , 后来又有人制造出辘轳和滑车 , 它们是利用轮轴转动的原理 , 摇把转动轮轴 , 绞起提水的绳索 , 这比桔棒更为省力和迅速 。有的地方井口比较宽敞 , 便同时吊上两三个水桶 , 工效更高 。再后来 , 到了隋代 , 人们就发明了一种“立井式”的水车 。性情诙谐言辞幽默的侯白在《启颜录》中记载:“诣园观植蔬 , 见水车以木桶相连 , 汲于井中 。”可知 , 立井式水车是利用木轮转动 , 带动一连串的水桶 , 水桶或水斗被绞出井口时正好倾倒 , 水就倒入井口旁水池 , 然后流入田地 。水车可以用人转动 , 也可以牲畜牵引…那才真是“水流很快速 , 象沸汤涌溢一样 。”只是子贡无缘看到 。