趣味物理實(shí)驗(yàn) 由歷史網(wǎng)資料整理

1 壺竅瀉水

谷應(yīng)泰在《明史記事本末》中介紹了徐有貞1453年受命往山東張秋治水之前所做的一個(gè)實(shí)驗(yàn)：“初，有貞方鳩功，有言沮者，上使中使問(wèn)之。有貞示以二壺，一壺之竅一，一壺之竅五，注水二壺，五竅先涸。中使還報(bào)上，上惟有貞之所為。”

這個(gè)實(shí)驗(yàn)是在主張對(duì)黃河決口進(jìn)行筑堤堵塞還是疏決開(kāi)支河的矛盾沖突下進(jìn)行的，徐有貞主張分河疏流，認(rèn)為這樣易于排水，但遭到部分人的阻攔。于是，徐有貞當(dāng)著欽差大臣的面演示了壺竅瀉水實(shí)驗(yàn)，用事實(shí)說(shuō)明分河疏流的正確性，這一主張得到了皇上的支持。

實(shí)驗(yàn)是這樣進(jìn)行的：取兩個(gè)形狀一樣、容積相等的水壺，在1個(gè)壺中開(kāi)1個(gè)大孔，在另1個(gè)壺中開(kāi)5個(gè)小孔，5個(gè)小孔開(kāi)孔總面積等于大孔開(kāi)孔面積，將兩壺灌滿水后，同時(shí)讓水從壺中開(kāi)孔處流出。實(shí)驗(yàn)結(jié)果是：開(kāi)有5個(gè)小孔的那壺水先流完。

這個(gè)實(shí)驗(yàn)的趣味性在于：人們通常認(rèn)為只要兩壺開(kāi)孔面積相等，其流量必然一致，但事實(shí)并非如此。因在兩壺橫截面積、起始時(shí)水的深度和開(kāi)孔面積相等的情況下，壺中水流盡的時(shí)間決定于孔的水流量系數(shù)。若兩壺開(kāi)孔形狀相同、孔緣銳利程度和水溫一致，則水流量系數(shù)決定于流速系數(shù)。在一定范圍內(nèi)，流速系數(shù)是隨水的深度減小和孔徑減少而增大的，這就是5竅之壺中的水先涸的原因。

有關(guān)壺竅瀉水的記載，還可在《明經(jīng)世文編》《物理小識(shí)》《明通鑒》中見(jiàn)到，只是在實(shí)驗(yàn)起因、壺的開(kāi)孔數(shù)目、竅口截面大小是否確定等敘述上稍有差異，但實(shí)驗(yàn)結(jié)果完全相同。這個(gè)實(shí)驗(yàn)也是迄今為止所發(fā)現(xiàn)的世界上同類流體力學(xué)實(shí)驗(yàn)中最早的一個(gè)。

2 結(jié)環(huán)飛木

《抱樸子》載：“用棗心木為飛車，以牛革結(jié)環(huán)劍以引其機(jī)，----交罡而乘之，上升四十里---[2]，

飛車，即“竹蜻蜓”，它是一種飛行玩器。這種玩器通常用竹片或木片作飛翼，飛翼下安一轉(zhuǎn)柄(環(huán)劍)，轉(zhuǎn)柄套人用竹筒做成的手柄中。在手柄一側(cè)開(kāi)孔，將繩索穿過(guò)小孔后纏繞在轉(zhuǎn)

柄上，繩的一端露在手柄外，用力抽出繩索，翼片即向空中飛去。飛車的飛行原理是：拉動(dòng)繩

索，轉(zhuǎn)柄飛速轉(zhuǎn)動(dòng)，并帶著飛翼作圓周運(yùn)動(dòng)。由于飛翼做成螺旋槳狀，它對(duì)空氣產(chǎn)生向下的作

用力。把繩索從竹簡(jiǎn)中全部抽出后，飛翼在空氣的反作用力的推動(dòng)下飛向空中。

“竹蜻蜓”千百年來(lái)一直為人們所喜愛(ài)，它與風(fēng)車一樣，至今仍在民間流傳。值得注意的是，古代也有人稱風(fēng)箏為飛車。 張華在《博物志》中就曾提到：“奇肱國(guó)，其民善為機(jī)巧，殺百禽，能為飛車，從風(fēng)遠(yuǎn)行。”[3]此處所指飛車，當(dāng)為風(fēng)箏，其飛行原理與“竹蜻蜓”不同。

本文來(lái)自：逍遙右腦記憶 http://www.yy-art.cn/chuzhong/341782.html

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