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杠桿原理

子貢,姓端木,名賜,子貢是他的字,春秋末期衛(wèi)國(guó)人。是孔子的得意門(mén)生。常常游說(shuō)于吳、越、晉國(guó)之間。

有一次,子貢到楚國(guó)游歷后,從南方返回晉國(guó),途中經(jīng)過(guò)漢陰,看到一位種菜老人正在菜園里忙碌,給蔬菜澆水。水是從井里弄來(lái)的。為了取水,他挖了一個(gè)地道下到井中,一步步地走下去,抱著一個(gè)罐子打水,然后又一級(jí)級(jí)臺(tái)階地爬出來(lái),澆灌到菜地里。他用了很大的氣力才澆灌了一小片菜地。

早在黃帝時(shí)代,人們就懂得挖井取水,然而取水之法卻各有不同。子貢見(jiàn)到這個(gè)種菜老人還是用這最古老的方法取水,便走上前去說(shuō):“老丈,你聽(tīng)說(shuō)過(guò)一種提水的機(jī)械嗎? 一天可以澆灌一百畦菜地呢!用力很少而很有成效,老丈您難道不想使用使用嗎?”

種菜老人抬起頭看看子貢,疑惑地問(wèn):“這種機(jī)械是怎樣的?”

子貢說(shuō):“鑿木做成機(jī)械,架起來(lái),后面重前面輕,提水很輕松,像抽水引水一樣流得很快,又像沸湯涌溢一樣。這種提水的機(jī)械我親眼見(jiàn)過(guò),它的名字叫桔棒?!?/p>

我國(guó)古代挖井取水的歷史十分悠久,足有六七千年的歷史。后來(lái)推廣開(kāi)去,遍及全國(guó)。如在商湯時(shí)代,有一年天下大旱,農(nóng)田都已開(kāi)裂,農(nóng)夫們十分焦慮。宰相伊尹指導(dǎo)農(nóng)夫們?cè)谔镱^鑿井,取水灌溉。那時(shí)井的形狀有長(zhǎng)方形和橢圓形的。隨著井越挖越多,經(jīng)驗(yàn)也越來(lái)越豐富。井壁有的用碎陶片夯實(shí),有的用磚石 砌成,于是井壁就不易坍塌,水井也就可以越挖越深了。同時(shí),取水的方法也隨之變化,開(kāi)始的井不深,就直接下到水邊,用罐子裝水。在商朝宰相伊尹指導(dǎo)下鑿的井,大都在田邊地頭,便于直接取用。后來(lái),農(nóng)夫們就用兩根繩子系住木桶兩端,兩個(gè)人共同操作。這種取水工具叫戽斗,需要有較寬敞的水面,大都用于大口井或池塘。至于較深的井,就用繩索或桿子綁上水桶,放入井中提水。接著又改進(jìn)為“桔槔”提水。在子貢那個(gè)年代,桔槔已成為很普通的汲水工具,得到了廣泛的使用。子貢看到種菜老人還是用老辦法提水,自然十分驚訝,所以他還詳細(xì)地講述了桔槔的好處。

子貢告訴種菜老人,桔槔汲水時(shí)靠人牽引,把系著水罐或水桶的繩子拉下來(lái)(也可以用木桿或竹竿綁住水罐),放進(jìn)井中汲滿水,再放開(kāi)它,或者輕輕用手一提,水罐就自然升出井外……

子貢只知梧槔提水省力的原因是“前輕后重”,卻不知這是運(yùn)用了 “杠桿原理”。桔槔可以省力,但也有不足之處,如果水井很深,水位很低,那就不太方便了。因此,后來(lái)又有人制造出轆轤和滑車(chē),它們是利用輪軸轉(zhuǎn)動(dòng)的原理,搖把轉(zhuǎn)動(dòng)輪軸,絞起提水的繩索,這比桔槔更為省力和迅速。有的地方井口比較寬敞,便同時(shí)吊上兩三個(gè)水桶,工效更高。再后來(lái),到了隋代,人們就發(fā)明了一種“立井式”的水車(chē)。性情詼諧言辭幽默的侯白在 《啟顏錄》中記載:“詣園觀植蔬,見(jiàn)水車(chē)以木桶相連,汲于井中。”可知,立井式水車(chē)是利用木輪轉(zhuǎn)動(dòng),帶動(dòng)一連串的水桶,水桶或水斗被絞出井口時(shí)正好傾倒,水就倒人井口旁水池,然后流入田地。水車(chē)可以用人轉(zhuǎn)動(dòng),也可以牲畜牽引……那才真是 “水流很快速,象沸湯涌溢一樣。”只是子貢無(wú)緣看到。

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