張衡發明的地動儀究竟有沒有用?從力學的角度該如何分析?
本文已影響1.63W人
本文已影響1.63W人
張衡發明的地動儀究竟有沒有用,我們可以從力學的角度上來分析這個事情。下面小編就爲大家帶來詳細的介紹,一起來看看吧!
我們知道,張衡時代的儀器是機械儀器,那時候還沒有電子設備,什麼傳感器,模擬電路與數字電路都是沒有的,唯一有的就是青銅器。那麼張衡在公元134年前做的地動儀的核心部件就是一個青銅的圓柱子——根據《後漢書》的語焉不詳的記載,我們大致可以判斷,該圓柱子可以存在3種不同的可能性,分別是:
a:上端自由,下端固定
b:下端自由,上端固定
c:上端與下端都是自由的,都不固定
三種不同的圓柱子擺放方式
地震發生前,這根圓柱子會朝某一個方向傾倒,砸中那個方向上的龍吐出珠子,被底下的蛤蟆接住。
因此,從力學原理上來看,這圓柱子在地震來臨之時傾倒,這就是利用了所謂“共振”的物理原理。
共振的意思是說:銅柱子的固有頻率(任何固體都有一個固有頻率,所有大橋也有固有頻率,軍隊在大橋上齊步走的頻率如果與大橋固有頻率相同,就會發生共振)與地震來臨前發射的次聲波(一種頻率小於20赫茲的聲波)的頻率非常非常接近,所以銅柱子從地震次聲波里吸收了能量,導致共振的發生,銅柱子的振幅越來越大,馬上就會倒塌。
因此,可以說,張衡的“地動儀”是利用“共振”原理來工作,這一點是值得肯定的(因爲地震前的次聲波傳播速度很快,在地震的縱波與橫波傳過來之前,次聲波早一步到達事發地點,因此這個地動儀有一定的預測地震的作用),但此“地動儀”是無法判定地震發生的方位的。
用共振來解釋生活現象,從東漢到晉朝,已經成爲當時學界的主流思想之一。晉朝學者張華就曾經在他的書《博物志》裏解釋了一個現象:當時有些老百姓家裏的銅臉盤每天早上晚上都會莫名其妙的自己顫抖起來,發出嗡嗡的聲音,張華解釋說,這是因爲銅臉盤的固有頻率與皇宮裏早晚2次敲鐘的聲音頻率一致了,發生了共振。
因此,張衡的地動儀,也可以被張華的理論所解釋。
由於張衡的地動儀早已失傳,現在我們能看到的地動儀模型都是後人根據史籍復原的。其中現在最常見的老模型,即1951年的王振鐸模型,近年已被證明從外形到原理均錯誤。另一種模型由中國地震局馮銳(2005年)提出,即“都柱”是懸垂擺,擺下方有一個小球,球位於“米”字形滑道交匯處(即《後漢書·張衡傳》中所說的“關”),地震時,“都柱”撥動小球,小球擊發控制龍口的機關,使龍口張開。另外,馮銳模型還把蛤蟆由面向樽體改爲背向樽體並充當儀器的腳。該模型經模擬測試,上面提到的第2種情況的圓柱子靈敏度高,在地震發生的時候能做出很好的響應,但無法感知地震發生的方位,試驗結果與歷史記載(張衡地動儀預測隴西地震這件事情)部分吻合。
因此,要想預測地震的方位,還需要更先進的儀器設備,這對東漢時代的張衡來說,是一個不可能完成的任務。
免責聲明:以上內容源自網絡,版權歸原作者所有,如有侵犯您的原創版權請告知,我們將盡快刪除相關內容。
張儀是誰?歷史上張儀究竟有多厲害?
張衡只是製造了地動儀?他的才華打死想不到
從五個方面分析曹操的政治眼光究竟有多毒辣?
從不同角度分析,紀曉嵐是否真的鬥得過和珅?
中國歷史上究竟有沒有房地產開發商?
如果從漢獻帝的角度來看 董卓和曹操有沒有什麼區別
張苞的實力究竟如何?他死後諸葛亮萬分遺憾
張衡發明的地動儀真的有用嗎
從對比明代的角度來說,宋代爲何就沒有了宦官之禍?
質量分析會究竟應該如何開
從軍事作戰角度分析,項羽與韓信誰更厲害?
從兩個方面分析,龍且對於項羽究竟有多重要?
震驚 難道地動儀不是張衡發明的麼?
古代滴血認親究竟有沒有科學依據 有沒有錯案的發生呢
候風地動儀發明者是誰 候風地動儀原理
唐朝究竟有哪些節度使 他們分別在什麼地方
從領土、人才、人口等角度,分析蜀漢是否真的有那麼厲害?
歷史揭祕:天公將軍張角究竟師從何處?
爲什麼張衡的地動儀總是受到懷疑?
《知否知否應是綠肥紅瘦》學究讓明蘭發言,顧廷燁和齊衡的態度大不相同
漢朝科技:張衡製造出第一臺地動儀
張衡發明了什麼 張衡發明的東西有哪些
角蛙的壽命究竟有幾年?
《開端》盧笛是誰演的?盧笛進入循環了嗎
《不完美的她》結局是什麼 鍾惠拋棄林緒之的原因是什
紅樓夢中在賈寶玉婚事上,王熙鳳爲何支持寶黛姻緣?
《如果愛》鄭晴天離婚變身女強人 萬嘉樂求複合遭諷刺
周朝是怎麼出現兩位周天子的?諸侯是怎麼對待這件事情的
宋詞柳永之集賢賓·小樓深巷狂遊遍鑑賞,這首詞該
《愛情而已》李卿飾演友善張儀的陳哲,人設十分討喜
九子奪地先後形成奪嫡五黨 四阿哥胤禛是如何脫穎而出
項羽和項梁舉事初期爲何沒有立即打出反秦旗號?
孟郊《古別離》:全詩言簡意豐,雋永深厚,耐人尋味
慈禧太后'如廁'需要4個人伺候 馬桶有專人看護
揭祕三朝的元老霍光 下場爲何如此悲慘!
爲什麼說明末援遼官軍是明朝的催命符?真相是什麼
在諸葛亮去世後,蜀軍發生了哪些變故影響蜀漢的未來?
爲什麼唐肅宗要殺掉自己非常欣賞的兒子呢?答案在這裏!