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中国古代物理学-奇妙的“鱼洗”

来源:物理ok网 编辑:网友 时间:2015-01-27 点击量:
  古代称“洗”的东西,其形状颇似今天的洗脸盆,有木洗、陶洗和铜洗。盆内底刻鱼的称鱼洗,刻龙的称龙洗。这种器物在先秦时期已在人们生活中被普遍使用。然而,有一种能喷水的铜质鱼洗,是在唐宋期间发明的,一般称它为喷水鱼洗。

  喷水鱼洗,内底饰四条鱼纹,鳞尾毕俱。洗内盛水后,用手摩擦它侧缘上两个弦(又称“双耳”),立即发出响亮的嗡嗡声,继而盆内出现美丽的浪花,水珠四溅,大有飞泉之妙。摩擦愈快,声音愈响,波浪翻腾,水珠喷射愈烈。这种奇妙的鱼洗曾多次在国内外展出,成为最引人注目的展品之一。

  鱼洗何以能喷水?当然不是洗内刻画的鱼或龙突然显神通,而是有它的科学道理。

  当摩擦洗的两弦时,洗周壁发生激烈振动,而洗底由于紧靠桌垫不发生振动。洗的振动如同圆形钟一样,都属于对称的壳体振动。手摩擦两弦,赋予洗振动的能量。在洗周壁对称振动的拍击下,洗内水发生相应的谐和振动。在洗的振动波腹处,水的振动也最强烈,不仅形成水浪,甚至喷出水珠;在洗的振动波节处,水不发生振动,浪花、气泡和水珠都停泊在不振动的水面波节线上(见图3-3)。因此,在观赏鱼洗喷水表演时,看到鱼洗水面的美丽浪花,喷射飞溅的水珠。


  图3-3 鱼洗周壁作4、6、8节线振动(上)及其水面波纹图样(下)

  表现中国古代人聪明才智的是,鱼洗中四条鱼的口须(又称喷水沟)总是刻在鱼洗基频振动(四节线)的波腹位置。这证明,古代工艺师了解圆柱形壳体基频振动。其效果,又能引起鱼在跳跃的错觉。这样,在一个小小的器皿中,将科学技术、艺术欣赏和思辨推测三者结合在一起。这种深邃的智慧和精湛的技艺,不能不令人为之惊叹

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