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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。扩展知识:欹器,又常被称做歌器。它是一种计时器,类似沙漏。设计奇特:有双耳可穿绳悬挂,底厚而收尖,利于空瓶时向下垂直。口薄而敞开,利于盛满大量的水时而倾倒。其上放置匀速滴水,则形成周期性自动滴入水、倾倒水、空瓶立正,循环往复。那么,欹器的物理原理?一起来了解一下吧。

欹器的重心在哪里

共振原理。

扩展知识:

欹器,又常被称做歌器。它是一种计时器,类似沙漏。设计奇特:有双耳可穿绳悬挂,底厚而收尖,利于空瓶时向下垂直。

口薄而敞开,利于盛满大量的水时而倾倒。其上放置匀速滴水,则形成周期性自动滴入水、倾倒水、空瓶立正,循环往复。

古代鲁国之君有一种放在宗庙中相当于今人“座右铭”的欹器。欹器有个特点:当它空虚不盛一点水时,就只能欹斜地放着而无法端正地放置。

把它扶正后,一放手它就又歪斜在一边,这就是所谓“虚则欹”;在这容器中注入中等数量的水,就可端正地摆放在那里,这就是“中则正”。

但在容器注水又不可太满。水太多了,它又会自动向另一侧翻倒,而把水都倒了出来,这就是所谓的“满则覆”。

欹器到了汉朝末年因战乱失传了。《晋书·杜预传》载:“周庙欹器,至汉东京犹在御座。汉末丧乱,不复存,形制遂绝。”

史书上记载,中国西晋时期著名的政治家、军事家杜预(222-285)曾经经过反复的设计、推敲,最终将欹器重新制造了出来,呈献给武帝,武帝看后,赞叹不已,对杜预大加赞赏。

陈平是西汉的开国大功臣,虽然他功勋卓著,位高权重,但是他为人十分低调、谦逊,总是把功劳推给别人。结果他三朝为相,荫妻封子,赢得生前身后名。

欹器制作详细过程

古代欹器最早的记载出现于战国时代的《荀子》一书的《宥坐》篇,是“座右铭”这个词的来源。史称欹器“虚则欹,中则正,满则覆”,孔子见后叹曰:“恶有满而不覆者哉!”其意义是说,万事都要采取中庸之道,适可而止,切不可过分,慎防“满而覆”。最古老的欹器制作式样早已失传,现在所仿制的欹器都是根据一些发掘的文物以及文献资料推测出来的。

现在所认为的欹器是一种式样为大肚尖底的容器,有两个对称的突耳,挂在一个支架上,可以自由转动。欹器是利用质量不均匀物体重心变化的原理制成,其内部的底部空间应该并不对称,所以欹器内无水的时候,其重心不在对称轴上,而是处于稍稍偏向于容器几何中心的一侧,且较低于转动轴的位置,致使静止时容器向一边倾斜;当向容器中注水时,重心向对称轴移动,水注满一半时,重心与对称轴重合,但仍在转动轴以下,容器直立;当继续向容器中注水直至注满时,总重心升高直至转动轴以上高处,致使容器极不稳定,于是容器翻倒,将水倒空。之后容器回复到原先倾斜的状态。

(画图技术太烂,所以未附图,见谅。)

欹器为什么刚开始倾斜

我国古代劳动人民在生产实践中,就是利用物理学上的重心与平衡原理,才创造出了这种具有神奇特性的欹器。“欹”的意思是倾斜。它可以随盛水的多少而发生倾斜变化。

周庙的欹器,由于具有《荀子·宥坐》中所说的“虚则欹,中则正,满则覆”的特性,所以,鲁国之君把这奇异的容器放在宗庙中作为“座右铭”,目的在于提醒自己,万事都要采取中庸之道,适可而止,切不可过分,慎防“满则覆”。

我国古代制造器物时,在重心与平衡方面是把握相当准确的,有许多类似器物再现于世。比如彩陶,它是我国悠久的“国粹”,是陶瓷艺术之中的艺术,早在距今6000年左右的半坡文化时期,彩陶上便出现了最早的彩绘。

从彩陶的构思和表现效果来看,已经初步掌握了整齐一律、对称平衡、符合规律、和谐统一等形式美的因素,得到较为完善的表现。

商代的酒器斝通常有青铜铸造,由商汤王打败夏桀之后,定为御用的酒杯,诸侯则用角。

考古工作者在河南省安阳郭家庄发掘的商后期青铜方斝,高43.4厘米,方形口,外侈,口上有一对方塔形立柱。深腹,腹的四面饰饕餮纹。此外,陆续发现的商斝还有兽面纹斝、凤鸟柱铜斝和饕餮纹斝。

商斝都有三足,重心总是落在三足点形成的等边三角形里,形象地体现了重心与平衡的物理特性。

欹器的三个层次

器重心变化原理:背后的奥秘其实和物体的平衡状态有关,质量不均匀导致物体重心发生变化是主要原理。

详情解释;

要使物体平稳地置于桌面上,就要考虑它的重心与平衡的问题。从物理学观点看,通过该物体的重心与桌面垂直的线(或面)要维持在该物体的支持面内,否则,该物体就很容易倒下。在日常生活中涉及重心与平衡的例子随手可拾。商代的酒器斝〔jia甲〕有三足,其重心总是落在三足点形成的等边三角形内。

西汉中山靖王的朱雀铜灯,体现了工匠关于重心的巧妙构思。东汉铜奔马,三足腾空、一足落地。因其重心刚好落在一支撑足上,即使支撑面很小,表面看来容易倾倒,事实上仍是稳定平衡的。

资料扩展:

其实跟重心的位置有关,当欹器中盛满水时,重心上移,到达两钮水平连线的上方,变得不稳定,因此倾覆而泄。当盛有一半容器的水时,重心下移,到达两钮水平连线的下方,欹器变得端正稳定。当不盛水时,重心恰好处在两钮水平连线上,故而倾斜,欹(本意为倾斜)器由此得名。

孔子观看了弟子实验的全过程后,长长呼出了一口气,感叹的说:"呜呼!世间万物,哪有一个东西会自满而不倾覆的呢?”

所以,贤明的君主就把欹器放置在座位旁边,以此来警诫自己,不要骄傲自满。

欹器的寓意

欹器,是古代的一种灌溉用的器皿。

据《孔子家语·之恕》和《荀子·宥坐》,孔子曾在鲁桓公庙里看到过欹器。他问庙里的看守,这是什么东西,看守告诉他说:这就是通常所说的“宥坐之器。孔子说:我听说宥坐之器,没有水就倾斜,灌满了水就翻过去,灌一半的水却能垂直正立(虚则欹,中则正,满则覆),是这样的吗?看守回答说是。孔子就让子路取来水试了试,果不其然。此时,孔子不由得长叹一声说:“哪有满了而不倾覆的啊!”在古代“宥”与“右”、“坐”与“座”同义,“宥坐”就(把某物)指放置于座位右边以为劝戒,这也是后世座右铭的来历。可惜的是,春秋战国时代的欹器在汉朝末年的战乱中失传了。

据说在瑞典的东方博物馆保存有一批中国仰韶时期的彩陶。其中有一件颇类葫芦的、上部圆鼓形、下部圆锥形的陶壶,下腹部靠圆锥的最粗处,有两耳左右对称,作栓绳子用。博物馆的工作人员称之为打水的容器,并盛赞六、七千年前的中国古人就能借用浮力的原理,进行劳动生产。对于此物,中国的专家一致认为这是一件欹器的雏形。

在新疆吐鲁番以东42公里的戈壁滩上,有一阿斯塔那古墓群。其中编号为216号墓室的墓壁上画有6幅壁画,第一幅画的就是一个欹器。这个墓主人看来非常谦虚,不但生前时时告诫自己“戒盈、戒满”,就是死后还要提醒自己不要过分。

以上就是欹器的物理原理的全部内容,欹器重心变化原理:背后的奥秘其实和物体的平衡状态有关,质量不均匀导致物体重心发生变化是主要原理。详情解释;要使物体平稳地置于桌面上,就要考虑它的重心与平衡的问题。从物理学观点看,通过该物体的重心与桌面垂直的线(或面)要维持在该物体的支持面内,否则,该物体就很容易倒下。

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