| 中国古代典籍中的物理实验 |
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作者:江铁铸 文章来源:本站原创 点击数: 更新时间:2008-3-18 8:20:46  |
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6 律管考声
《岁华纪丽》云:“节移阴管自符河内之灰,春动阳钟又应金门之竹。”说的是截金门山之竹为管,采河内芦苇杆中薄膜燃烧成灰,将灰放入新制律管中,然后吹响标准的黄钟律管,以此检定新管是否符合标准。
新管一端开口,一端密封,当标准的黄钟律管被吹响后,声波从新管开口端进入管内,从密封端反射回来,这样,入射波与反射波叠加形成驻波。新管密封处为驻波波节,若新管长度正确,开口处即为波腹,这时管内空气振动最强烈,管内轻灰被振成一小堆一小堆的,同时听到从管口传来的共鸣声。若新管不符合标准,该管则无法共鸣,管内轻灰保持原状。
这个有趣的声学实验,其成果在中国古代广泛应用于度量衡的检定,对制造和调整各种乐器也有十分重要的作用。据《后汉书》载,这种实验通常在缇室进行:“候气之法,为室三重,户闭,涂衅必周,密布缇缦。中以木为案,每律各一, 内庳外高,从其方位,加律其上,以葭莩灰抑其内端,案历而候之,气至者灰动。”。“ 葭莩”是芦苇杆里的薄膜,用它烧成的灰很轻,当竹管振动时,灰容易发生位移。“缇缦”是没有花纹的丝织品,将它密布室内,目的在于防止室外声音和空气流动对实验的干扰。《后汉书》中记载的缇室,也是我国最早的声学实验室,距今至少有1700多年了。
现在物理教学中,声音在空气中的传播速度是一重要常量,测定这一常量的实验有共鸣管法。 该装置就是从律管考声实验装置演变过来的。同样,演示音叉的共振,是在频率相同的两音叉下各装一共鸣箱,使它们相隔一定距离,敲击其中一音叉,另一音又发生振动,同时听到从共鸣箱发出的声音。这个实验也是从律管考声实验中演变过来的,其中还融入了“纸人共振”的实验方法。
7 拳上倒碗
唐段成式说,在他还未亏齿时就听人说过,有人能以筹碗中绿豆击蝇,十不失一,并且“又能拳上倒碗,走十间地不落。”
“拳上倒碗,走十间地不落”,这是一个惊险而有趣的实验:将碗悬挂在拳头下面,人握拳行走,即使走很远距离,碗也不会掉落。
上述实验在民间广为流传,街头、酒宴中常常有人演示。有人以“拳”为“掌”。名“手掌吸碗”或“掌下悬碗”。掌下怎能悬碗呢?原来,将碗置于掌上时,另一只手用力将碗底在掌上挤压,使掌上肌肉尽量填满碗底。把碗与掌倒过来后,碗在重力作用下要向地面运动,这样在碗与掌接触部分的中间就形成真空而产生负压,若碗与掌接触部分不漏气,碗就会悬在掌下而不掉落。
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