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欹器的物理原理,欹器加水之后重心

  • 物理
  • 2024-06-13

欹器的物理原理?共振原理。擴展知識:欹器,又常被稱做歌器。它是一種計時器,類似沙漏。設計奇特:有雙耳可穿繩懸掛,底厚而收尖,利于空瓶時向下垂直。口薄而敞開,利于盛滿大量的水時而傾倒。其上放置勻速滴水,則形成周期性自動滴入水、傾倒水、空瓶立正,循環往復。那么,欹器的物理原理?一起來了解一下吧。

欹器的重心在哪里

共振原理。

擴展知識:

欹器,又常被稱做歌器。它是一種計時器,類似沙漏。設計奇特:有雙耳可穿繩懸掛,底厚而收尖,利于空瓶時向下垂直。

口薄而敞開,利于盛滿大量的水時而傾倒。其上放置勻速滴水,則形成周期性自動滴入水、傾倒水、空瓶立正,循環往復。

古代魯國之君有一種放在宗廟中相當于今人“座右銘”的欹器。欹器有個特點:當它空虛不盛一點水時,就只能欹斜地放著而無法端正地放置。

把它扶正后,一放手它就又歪斜在一邊,這就是所謂“虛則欹”;在這容器中注入中等數量的水,就可端正地擺放在那里,這就是“中則正”。

但在容器注水又不可太滿。水太多了,它又會自動向另一側翻倒,而把水都倒了出來,這就是所謂的“滿則覆”。

欹器到了漢朝末年因戰亂失傳了。《晉書·杜預傳》載:“周廟欹器,至漢東京猶在御座。漢末喪亂,不復存,形制遂絕。”

史書上記載,中國西晉時期著名的政治家、軍事家杜預(222-285)曾經經過反復的設計、推敲,最終將欹器重新制造了出來,呈獻給武帝,武帝看后,贊嘆不已,對杜預大加贊賞。

陳平是西漢的開國大功臣,雖然他功勛卓著,位高權重,但是他為人十分低調、謙遜,總是把功勞推給別人。結果他三朝為相,蔭妻封子,贏得生前身后名。

欹器制作詳細過程

古代欹器最早的記載出現于戰國時代的《荀子》一書的《宥坐》篇,是“座右銘”這個詞的來源。史稱欹器“虛則欹,中則正,滿則覆”,孔子見后嘆曰:“惡有滿而不覆者哉!”其意義是說,萬事都要采取中庸之道,適可而止,切不可過分,慎防“滿而覆”。最古老的欹器制作式樣早已失傳,現在所仿制的欹器都是根據一些發掘的文物以及文獻資料推測出來的。

現在所認為的欹器是一種式樣為大肚尖底的容器,有兩個對稱的突耳,掛在一個支架上,可以自由轉動。欹器是利用質量不均勻物體重心變化的原理制成,其內部的底部空間應該并不對稱,所以欹器內無水的時候,其重心不在對稱軸上,而是處于稍稍偏向于容器幾何中心的一側,且較低于轉動軸的位置,致使靜止時容器向一邊傾斜;當向容器中注水時,重心向對稱軸移動,水注滿一半時,重心與對稱軸重合,但仍在轉動軸以下,容器直立;當繼續向容器中注水直至注滿時,總重心升高直至轉動軸以上高處,致使容器極不穩定,于是容器翻倒,將水倒空。之后容器回復到原先傾斜的狀態。

(畫圖技術太爛,所以未附圖,見諒。)

欹器為什么剛開始傾斜

我國古代勞動人民在生產實踐中,就是利用物理學上的重心與平衡原理,才創造出了這種具有神奇特性的欹器。“欹”的意思是傾斜。它可以隨盛水的多少而發生傾斜變化。

周廟的欹器,由于具有《荀子·宥坐》中所說的“虛則欹,中則正,滿則覆”的特性,所以,魯國之君把這奇異的容器放在宗廟中作為“座右銘”,目的在于提醒自己,萬事都要采取中庸之道,適可而止,切不可過分,慎防“滿則覆”。

我國古代制造器物時,在重心與平衡方面是把握相當準確的,有許多類似器物再現于世。比如彩陶,它是我國悠久的“國粹”,是陶瓷藝術之中的藝術,早在距今6000年左右的半坡文化時期,彩陶上便出現了最早的彩繪。

從彩陶的構思和表現效果來看,已經初步掌握了整齊一律、對稱平衡、符合規律、和諧統一等形式美的因素,得到較為完善的表現。

商代的酒器斝通常有青銅鑄造,由商湯王打敗夏桀之后,定為御用的酒杯,諸侯則用角。

考古工作者在河南省安陽郭家莊發掘的商后期青銅方斝,高43.4厘米,方形口,外侈,口上有一對方塔形立柱。深腹,腹的四面飾饕餮紋。此外,陸續發現的商斝還有獸面紋斝、鳳鳥柱銅斝和饕餮紋斝。

商斝都有三足,重心總是落在三足點形成的等邊三角形里,形象地體現了重心與平衡的物理特性。

欹器的三個層次

器重心變化原理:背后的奧秘其實和物體的平衡狀態有關,質量不均勻導致物體重心發生變化是主要原理。

詳情解釋;

要使物體平穩地置于桌面上,就要考慮它的重心與平衡的問題。從物理學觀點看,通過該物體的重心與桌面垂直的線(或面)要維持在該物體的支持面內,否則,該物體就很容易倒下。在日常生活中涉及重心與平衡的例子隨手可拾。商代的酒器斝〔jia甲〕有三足,其重心總是落在三足點形成的等邊三角形內。

西漢中山靖王的朱雀銅燈,體現了工匠關于重心的巧妙構思。東漢銅奔馬,三足騰空、一足落地。因其重心剛好落在一支撐足上,即使支撐面很小,表面看來容易傾倒,事實上仍是穩定平衡的。

資料擴展:

其實跟重心的位置有關,當欹器中盛滿水時,重心上移,到達兩鈕水平連線的上方,變得不穩定,因此傾覆而泄。當盛有一半容器的水時,重心下移,到達兩鈕水平連線的下方,欹器變得端正穩定。當不盛水時,重心恰好處在兩鈕水平連線上,故而傾斜,欹(本意為傾斜)器由此得名。

孔子觀看了弟子實驗的全過程后,長長呼出了一口氣,感嘆的說:"嗚呼!世間萬物,哪有一個東西會自滿而不傾覆的呢?”

所以,賢明的君主就把欹器放置在座位旁邊,以此來警誡自己,不要驕傲自滿。

欹器的寓意

欹器,是古代的一種灌溉用的器皿。

據《孔子家語·之恕》和《荀子·宥坐》,孔子曾在魯桓公廟里看到過欹器。他問廟里的看守,這是什么東西,看守告訴他說:這就是通常所說的“宥坐之器。孔子說:我聽說宥坐之器,沒有水就傾斜,灌滿了水就翻過去,灌一半的水卻能垂直正立(虛則欹,中則正,滿則覆),是這樣的嗎?看守回答說是。孔子就讓子路取來水試了試,果不其然。此時,孔子不由得長嘆一聲說:“哪有滿了而不傾覆的啊!”在古代“宥”與“右”、“坐”與“座”同義,“宥坐”就(把某物)指放置于座位右邊以為勸戒,這也是后世座右銘的來歷。可惜的是,春秋戰國時代的欹器在漢朝末年的戰亂中失傳了。

據說在瑞典的東方博物館保存有一批中國仰韶時期的彩陶。其中有一件頗類葫蘆的、上部圓鼓形、下部圓錐形的陶壺,下腹部靠圓錐的最粗處,有兩耳左右對稱,作栓繩子用。博物館的工作人員稱之為打水的容器,并盛贊六、七千年前的中國古人就能借用浮力的原理,進行勞動生產。對于此物,中國的專家一致認為這是一件欹器的雛形。

在新疆吐魯番以東42公里的戈壁灘上,有一阿斯塔那古墓群。其中編號為216號墓室的墓壁上畫有6幅壁畫,第一幅畫的就是一個欹器。這個墓主人看來非常謙虛,不但生前時時告誡自己“戒盈、戒滿”,就是死后還要提醒自己不要過分。

以上就是欹器的物理原理的全部內容,欹器重心變化原理:背后的奧秘其實和物體的平衡狀態有關,質量不均勻導致物體重心發生變化是主要原理。詳情解釋;要使物體平穩地置于桌面上,就要考慮它的重心與平衡的問題。從物理學觀點看,通過該物體的重心與桌面垂直的線(或面)要維持在該物體的支持面內,否則,該物體就很容易倒下。

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