中国古代的共振实验及应用
纳音形成的原理
纳音形成的原理纳音是一种古老的中国音律学理论,它是根据声音的共鸣原理和五行学说建立起来的。
纳音可以被看作是一种声音的共振现象,在中国古代被广泛应用在音律、音乐和医学等领域。
纳音理论认为,每个物体都有自身固有的共振频率。
当一个音源发出某个频率的声音时,可以引起具有相同共振频率的物体共鸣,使之发出较大的声音,这就是共鸣现象。
纳音就是利用这种共振原理,将物体的共鸣现象与五行学说相结合,形成了一套声音分类的系统。
根据纳音理论,音律可以被分为24个纳音,每个纳音代表不同的声音频率。
这24个纳音根据五行学说,分为4个大类,即木、火、土和金水。
每个大类下面又有6个小类,所以一共有24个纳音。
每个纳音都具有不同的音调特征和象征意义。
纳音理论认为,每个纳音都与特定的五行属性相关。
五行学说是中国古代哲学中的重要理论,它将宇宙万物分为五个基本元素:木、火、土、金和水。
这五行之间相互制约、相互生克,并且代表着一种全面的平衡和变化。
纳音理论将五行的属性与声音频率联系在一起,认为不同的声音频率具有不同的五行属性。
例如,第一纳音“商”属于金属性,它的音调是相对较为高亢、明亮的。
第十二纳音“泰”属于火属性,它的音调则较为沉重、粗犷。
第二十二纳音“夷”属于土属性,它的音调则相对柔和、平稳。
这些不同的声音频率被认为与五行属性的相对应,所以在音律和音乐中使用不同的纳音可以表达出不同的情感和意义。
纳音理论还可以应用于医学领域。
中医认为,人体的脏腑器官和经络都具有特定的频率和共鸣现象。
通过纳音理论,可以使用特定频率的声音来调节人体的脏腑和经络,以达到治疗和保健的目的。
总的来说,纳音形成的原理可以归结为声音的共振原理和五行学说的结合。
通过不同的声音频率和五行属性的搭配,纳音理论形成了具有独特音调和象征意义的音律系统。
这个理论在音乐、音律和医学等领域都有着广泛的应用。
中国古代共振研究与应用
蕤 宾 . 复呜 弹 于池 上 , 夜 觉近 岸 波动 , 有物 激 水如 鱼 跃 及 西或 从 矿产 中加 工 出来 的东 西 喻为 子 . 岷 山为 母 , 为 故 钟 下 弦则 没矣 . 遂集 客 , 直 车水蝎 池 , 穷池 索之 . 日, 数 泥下 丈 子 . 子 感 应 , 钟的 固有 频率 与岷 山崩 塌 的策动 力 频 率 母 即 余 得铁 一片 . 乃方 响蕤 宾铁 也 . 0 为倍 数关 系而 发 生共振 , 生共 鸣 . 产 ) 意思是 : 蜀将 军 皇 甫 直善 于 辨别音 律 . 需 敲击 几 下 只 “ 时 (2 魏 2 O一 2 5 ,大 殿前 的钟 忽 然不 敲而 大声 呜 6) 陶器 . 可 以确定 该 陶器 的制 作年 月 . 喜欢 弹 琵 琶 . 和 响 , 个 省署 惊 慌失 措 + 就 他 元 整 只有 张华 镇 静地 说 :这是 四川 铜 ‘ 年间 (O —8 0 . 曾 自已谱 成 一 种 曲 蛹 , 凉 爽 的 水池 山发 生 了 山崩 现 象 . 以这钟 相应 发生 共鸣 . 不久 蜀地 上 8 6 2 )他 在 所 ’ 边 弹奏 . 首 曲子本来 属于 黄钟 ( 律名 f ) . 这 今 ” 调 却走 调成 奏 , 果然 说到 铜 山崩塌 的事 , 日0 20 — 0 1 0 10 — 6 4 2 0 )2 0 3 - 3
中 国古代 共振 研 究 与 应 用
粟 新 华
( 阳师 专物理 系 , 邵 湖南 邵 阳 4 2 0 20 )
摘 要 : 篇文 章介 绍了中国古代共振现象与共振 实验 , 出共振效应在 中国古代军事上的应用. 这 指 关键词 : 墨子》 张华 ; 《 ; 沈括 ; ; ; ; 钟 弦 罂 共振 中国分类号: 4 02 文献标识码 : A
共振鼓
用途:
古希腊的学者阿基米德曾豪情万丈地宣称:给我一个支点,我能撬动地球。
而现代的美国发明家特士拉更是“牛气”,他说:用一件共振器,我就能把地球一裂为二!可见共振作用有多大,当你敲击两面鼓中的其中一面时,另一面鼓上的小球也会不可思议地跳动起来,这种现象叫声音共振或共鸣。
构造:
共振鼓由支架、鼓、敲击鼓锤、共振小球等组成,如图。
原理:
对声音的共振共鸣现象,我国古代科学家沈括很早就进行了研究,并以一把古琴的若干根弦,调出相同的音调,使之出现明显的共振,这是世界上最早对共振现象作出的试验。
共振鼓产品用于演示声波传递并产生共振的原理。
当敲击两面鼓中的任一鼓面时,另一面鼓中心悬挂的小球就会跟着敲鼓的节奏跳起来,即物体振动发音时,会引起其它相邻近的同性物体共同振动。
如果两个物体的固有频率是成整数比,就会发生共振的现象。
震荡的强度是振幅的平方。
共振是指一个物理系统在其自然的振动频率(所谓的共振频率)下趋于从周围环境吸收更多能量的趋势。
18世纪中叶法国昂热市一座102米长的大桥上有一队士兵经过。
当他们在指挥官的口令下迈着整齐的步伐过桥时,桥梁突然断裂,造成226名官兵和行人丧生。
究其原因是共振造成的。
因为大队士兵迈正步走的频率正好与大桥的固有频率一致,使桥的振动加强,当它的振幅达到最大以至超过桥梁的抗压力时,桥就断了。
类似的事件还发生在俄国和美国等地。
鉴于成队士兵正步走过桥时容易造成桥的共振,所以后来各国都规定大队人马过桥,要便步通过。
使用方法:
实验时,只要用鼓锤轻轻的敲击一面鼓,另一鼓上的小球也会跟着跳动起来。
中国古代的共振实验及应用
中国古代的共振实验及应用
什么是共振?共振是一种物理现象。在声学中也称共鸣, 一个物体振动的时候,另一个物体了随着振动。发生共振的 两个物体,它们的固有频率一定相同或简单的整数比。 我国人民早在公元前4世纪到公元前3世纪,就已经进行 研究共振原理了。我国《庄子·杂篇· 徐无鬼》中,记载着西 周时代一个叫鲁遽的人做的共振实验。他把两把瑟分别放在 两个房间,将其中一瑟某弦弹一下,隔壁那具土瑟上同样的 弦也会发声,音律相同,他又改变实验方法,将瑟乱弹一气, 结果出来很多泛音 ,另一具瑟上的每根弦都或多或少地应声 而动。这就是世界上最早的共振实验。 东汉以后,三国纷争年代,有一天,魏都洛阳宫殿前面 的一口大钟,突然无缘无故地鸣响起来。满朝文武议论纷纷, 以为是不祥之兆,魏帝心惊肉跳,惶惶不可终日,事情传到 青年张华耳中,
15世纪,意大利的达芬奇者开始做共振实验,直到17世纪, 牛津的诺布耳和皮区特者以所谓的纸游相当于纸人一样的东 西实验,来证明弦线的基音和泛单的共振关系。 我国对共振原理也早有所应用。战国初期,各诸侯国大 动干戈。战争中的攻城技术花样不少。地道战术是很厉害的 沿城墙根约每隔6米挖一口井。深 约3米左右。让陶工烧制坛子,有耳朵灵敏的人日夜值班,并 将耳朵贴在坛口侦听。如果敌人正在挖地道,通过坛中的声 音就能觉察。这种方法不仅能判断敌人否在挖洞,还能从不 同的坛口的声音确定声源方向。即地道的大致方位。这个方 法很有声学理论根据。因为敌人挖地道的声波经同地下传到 坛子,坛子内空气柱发生共鸣,再引起坛口蒙皮的振动,因 此声音就大了。
只见他从容说道:“那没有什么值得大惊小怪的地方,不过是 因为四川铜山有山崩发生,因而引起宫中大钟相应自鸣罢了。” 当时崇尚迷信,张华的科学见解和者盖寡。几天以后,四川的 消息传来,正是洛阳宫钟自鸣的那个时辰,蜀中发生了一起铜 山崩塌事件。张华的预言应验了,从此名声大振。又有一天, 一个人来向张华请教,说是他家有个洗澡用的大铜盆,每日早 晚总会嗡嗡作响,就象有人在敲打一样,也不知什么缘故。张 答道:这只铜盆和洛阳宫中大钟的音调相谐,宫中每天早晚都 要撞钟,所以使铜澡盆有声相应。张华还告诉他只要把铜澡盆 锉掉一点,使它变轻了,便不会再作响。那人照着去办,果然 就不响了。张华在那时就懂利用共振原理,消除共振的办法, 实在是很了不起的。 我国宋代科学家沈括,做的共振实验是别出心裁的。他把 剪成的一个小纸人挂在一根弦线上,弹动可以发生共振的弦, 纸人就跳跃颤动,弹动别的弦,纸人却不动。这个实验比欧洲 所做的同样实验早好几个世纪。
简述中国古代物理学成就
简述中国古代的物理成就中国是一个拥有五千年不间断文明的古国,中国古代的科学技术成就曾一度领先于世界,在物理方面取得了不少令人称道的成就。
一、力学方面1、我国现存最早的科技书籍——《考工记》中,有不少力学知识,而对惯性问题的认识更是比同时期的欧洲国家深刻得多。
2、墨家著作《墨经》一书,更是已经对力学现象进行了粗浅的概括,并进行一些推理论证,包括时空观念,力的平衡问题等。
墨家发现的杠杆原理比阿基米德要早两百多年,遗憾的是未就此建立起一个较完善的理论体系。
①墨家给力下了符合科学的定义,《墨经》中说:“力,形之所以奋也。
”这里“形”指物体,“奋”指运动的快慢,这句话就是说力是物体运动状态改变的原因。
2300多年前的这个结论和近代物理学的概念是一致的。
《墨经》又说:“力,重之谓,下举,重奋也”,把重归于力的范畴。
“奋”指施力者使物体由下而上的抵抗重力的作用过程。
②《墨经》一书中有两条专门记载杠杆的原理。
一条说:“衡木,加重焉而不挠,极胜重也;右校交绳,无加焉而挠,极不胜重也。
”意思是说:在横杆的一端加上重物而不致发生偏转(挠),那一定是预先固定有石块的一端(即“极”)的转矩,足以胜任重物一端的转矩。
此时如果把支点(“交绳”)移近“极”端,即不必另加重物也可以使杠杆偏转,这时是“极”的转矩不能胜任重物的转矩。
另外一条是专门从杠杆原理讨论天平与杆秤的。
条文是这样的:“衡木,加重于其一旁,必捶——重相若也。
相衡:则本短标长,两加焉,重相若,则标必下——标得权也。
”这段文字上半段是说天平的。
意思是:天平衡量的一臂加重物,另一臂必得加砝码(“必捶”),两者必须等重,才能平衡。
下半段是说杆秤的。
意思是说:杆秤的提钮到重物的一臂(“本”)比较短,提钮到杆秤的臂(“标”)比较长,如果两边等重,秤锤一边必下落。
为什么呢?因为秤锤对“标”一边的作用过大了。
这两条杠杆的平衡条件说的很全面:有等臂的,有不等臂的;有改变两端重力使它转动的,也有改变两臂长度使它转动的。
中国古代趣味物理实验大集合
中国古代趣味物理实验大集合摘要:将分布在中国古籍中的一些趣味性浓的物理实验收集拢来予以介绍,扼要地分析了实验原理与方法,指出其在当今物理学中的应用,对了解中国古代物理实验产生、变化、发展的历程具有参考价值。
继“中国古代趣味物理实验拾零”、“中国古代趣味物理实验十摘”之后,又从古籍中挑选出部分趣味物理实验予以介绍。
并扼要分析实验原理与方法。
1迎风转秫《帝京景物略》云:“剖秫秸二寸,错互贴方纸,其两端各红绿,中孔,以细竹横安秫竿上,迎风张而疾趋,则转如轮,红绿浑浑如晕。
”这是一个利用风能去推动秫秸转动的实验,实验演示了颜色合成。
仪器制作与实验过程大体如此:将去掉穗的高粱杆截成若干段,每段长二寸,剖开。
分别把红纸、绿纸剪成方形,并把它们交叉地贴在高粱杆的两端。
把高粱杆也交叉放在一起,在交叉的高粱杆的中部钻孔,用细竹一端穿过小孔作为转轴,手持细竹另一端逆风行走,纸片张开,高粱杆快速转动,状如飞轮。
此时,红绿两种颜色就像日晕那样浑然一体,形成十分美丽的色环。
本实验中的“仪器”,人们称它为“风车”,是一种儿童玩具。
这种“仪器”,在中国古代统治者心目中,肯定不能登大雅之堂。
因此,从事科学研究的人们,总是想方设法把自己的发现以玩器的形式保存下来,以启迪思维,激发智力。
2著翼起飞《汉书·王莽传》云:“取大鸟翮为两翼,头与身皆著毛,通引环钮,飞数百步堕。
”这是一个滑翔飞行实验:用大鸟羽拼合成两只大翅膀,用牵引线把它们固定在人身两侧,人从头到脚装上羽毛,然后拉着牵引线迅速奔跑,就会象鸟儿一样飞向空中,飞行数百步掉下。
我们清楚,鸟在飞行时,翅膀的上面往往向上凸起,下面平直或略微凹进。
如果直接将大鸟翅膀作飞翼,或将若干鸟的羽茎拼织成鸟翼形状,那么人拉着“翅膀”迅跑时,空气就相对“翅膀”向后移动。
因“翅膀”上凸下平,流过“翅膀”上面的空气,需要绕一个弯,其流速要比“翅膀”下面空气的流速快。
这样,“翅膀”上面空气流速快,压强小,“翅膀”下面空气流速慢,压强大,使“翅膀”上下产生压强差。
古代中国声学在建筑领域的应用
古代中国声学在建筑领域的应用古代中国声学在建筑领域的应用引言:声学是一门研究声音的学科,早在古代中国,人们就开始对声音进行研究,并将这些声学原理应用于建筑领域。
古代中国建筑师利用声学的特性,设计了独特的建筑结构和装饰,以提升声音的传播效果和音质。
在这篇文章中,我们将深入探讨古代中国声学在建筑领域的应用,了解古代建筑师是如何利用声学原理来创造富有韵律和美感的建筑环境的。
一、传统建筑材料的声学特性1. 木材:古代中国传统建筑大量使用木材,木材的声学特性在传播声音时能够增强共振效果,使得声音更加悦耳动听。
2. 土质材料:土质材料具有良好的隔音性能,可以减少室内外噪音的干扰,创造出宁静的建筑环境。
3. 瓦片:瓦片的表面纹理和凹凸不平可以有效地反射和散射声波,弥散声音的传播方向,避免产生回声。
二、声学设计在建筑结构中的应用1. 预编制声学结构:古代中国的建筑师利用预编制的声学结构,如音箱和音板,将声音传输到建筑的各个角落,以确保听众可以在任何位置享受到良好的音质。
2. 声学隔离设计:在大型建筑中,古代中国建筑师通过巧妙设计,将各个功能区域进行声学隔离,阻止声音的交叉干扰,提供舒适的听觉环境。
3. 声学反射和吸音设计:通过在建筑环境中安装反射板和吸音材料,古代中国建筑师能够控制声音的传播和衰减,实现富有层次感和音质的建筑环境。
三、建筑装饰的声学效果1. 声学纹样:古代中国建筑的装饰常常运用声学纹样,如竹子、云彩和山水等,这些纹样可以形成声音的自然反射和散射效果,增强声音的传播效果和音质。
2. 声应景观:通过选择合适的建筑场所,并结合自然风景,古代中国建筑师创造出丰富多样的声应景观,使人们在欣赏景色的也能享受到美妙的声音。
3. 音乐效果:在古代宫殿和庙宇,建筑师常常会将声学设计与音乐结合起来,通过设计合适的共鸣空间和回音廊道,创造出音乐演奏的理想环境,使音乐更加动人心弦。
古代中国建筑师在建筑领域中广泛运用声学原理,通过设计合理的建筑结构和装饰,创造出充满韵律和美感的建筑环境。
中国古代有关振动现象描述案例
振动是物体在受到外力作用下产生周期性运动的现象。
在我国古代,人们对振动现象已经进行了一些描述和研究,这些古代案例不仅展现了我国古代科学的丰富和精深,还为后世的科学研究提供了宝贵的参考。
下面我们将介绍一些我国古代有关振动现象描述的案例。
1. 古代编钟的振动现象古代编钟是一种用青铜制作的打击乐器,它们的振动现象被古人们广泛记录并加以研究。
在《礼记·乐记》中,就有对编钟振动现象的描述:“窈窕其振,和缓其徐,终而复始。
”这一描述展现了古人对编钟振动规律的观察和总结,对当时的音乐制作和演奏具有指导意义。
2. 古代琴弦的振动现象我国古代的乐器琴,是以琴弦的振动为音源的。
在《庄子·天地》中曾有“民以有限,孰知识其无端也哉?”,作者描绘了一幅拉琴时琴弦振动的景象:“列水为琴弦,激风为和声”,体现了古人对琴弦振动的理解和感悟。
3. 古代风铃的振动现象风铃是一种能够随风摇动发出悦耳声响的装饰品,在我国古代常常被用于庭院或室内。
在《吕氏春秋·极道》中有对风铃的描述:“案铃为五音之声”,这表明古人对风铃振动所产生的声音特性进行了观察和总结,为我国古代音乐理论的形成做出了贡献。
4. 古代风筝的振动现象风筝是一种古老的玩具,利用风的力量产生振动,使得风筝能够在空中飞翔。
在《左传·哀公十五年》中有这样的描述:“风调琴瑟,鸿雁成行,维维气象非常,尽日不见蜃,孰与说焉?”,这一古代文字记录了风筝在空中自由飞翔的景象和振动规律。
5. 古代钟表的振动现象古代的钟表技术也已经相当发达,古人对钟表的振动现象也有过描述。
在《孟子·尽心》中就提到了:“日长则人懒,日短则人勤”,这句话揭示了古人对于时间的分秒之间的振动变化有所认识,也反映了他们对于钟表振动现象的观察和理解。
以上就是一些我国古代有关振动现象描述的案例。
这些案例充分展示了古代我国人对振动现象的认识和理解,也为后世科学研究提供了宝贵的素材和启示。
学习中的趣味历史追溯磁的发现和应用历程
学习中的趣味历史追溯磁的发现和应用历程历史是人类社会发展的见证,而趣味是激发学习兴趣的重要方式。
本文将追溯磁的发现和应用历程,展示其在学习中的趣味历史。
磁力是自然界中一种神奇的力量,它具有吸引物体以及指引方向的特性,给人类带来了许多惊奇和便利。
磁的发现可以追溯到古代。
根据历史记载,在公元前600年左右,古希腊人就开始注意到一种由自然磁石引发的神奇现象。
据说,古希腊的城邦名字马格尼西亚(Magnetia)就是由于当地有大量的磁石而得名。
然而,直到公元前4世纪末期,人们才开始进一步研究和理解磁力的本质。
在历史的长河中,中国古代的科学家也做出了许多对磁力的贡献。
中国古代的磁仪(指南针)是磁力应用的重要里程碑。
据史书记载,中国古代的指南针最早出现在公元前2世纪前后。
当时,人们将磁石悬挂在刻有方位的木板上,观察磁石与地球磁场的相互作用,从而指出方向。
这一发明对于中国古代航海事业的发展起到了至关重要的作用。
随着科技的进步,人们对磁力的研究也日益深入。
在17世纪,磁头的发明引领了磁力在记录领域的应用。
正是磁头的出现,才使得磁带、磁盘等数据存储和读取设备成为可能。
磁带被广泛用于音频和视频的录制和播放,而磁盘则成为计算机存储的主要形式之一。
这一创新不仅大大提升了信息存储和传输的效率,也为后来的发明打下了坚实的基础。
随着科学技术的不断突破,磁力的应用范围也变得更加广泛。
在医学领域,磁共振成像(MRI)技术利用了磁力对人体组织的作用,成为一种非侵入性的重要检查手段。
磁性材料的广泛应用也在改变着我们的生活。
例如,磁力被用于制作电动机和发电机,以及磁悬浮列车和磁浮车辆等交通工具的运行。
此外,磁力还被应用于环境保护、科学实验以及其他许多领域。
在学习的过程中,磁力是一个充满趣味的学习主题。
通过实验观察磁石吸引或排斥其他物体的现象,学生可以亲自感受和探索磁力的奥秘。
同时,学生可以通过实践制作磁力的应用产品,如制作简易磁力发电机或磁悬浮装置,培养他们的创造力和实践能力。
十天干与传统乐器音色与五行的共振
十天干与传统乐器音色与五行的共振中国传统文化中的十天干与五行理论自古以来一直被广泛应用于各个领域,包括音乐。
传统乐器的音色与五行之间存在着深刻的共振关系,这种共振既体现了中国古代人对自然和宇宙的理解,也对音乐演奏技巧和表达情感起到了重要的指导作用。
一、天干与五行的对应关系在中国传统文化中,天干就是指甲、乙、丙、丁、戊、己、庚、辛、壬、癸这十个数目字,又分为阳干和阴干,与五行理论相对应。
五行理论则是指金、木、水、火、土这五种元素,它们之间相互制约、相生相克。
阳干(甲、丙、戊、庚、壬)与阴干(乙、丁、己、辛、癸)分别对应五行中的木、火、土、金、水。
这种对应关系是根据古代观察到的自然现象和阴阳之道来确立的。
二、传统乐器音色与五行共振1. 木与琴木代表春季、东方、生长等意象,与琴的音色有着紧密的关系。
传统乐器中的琴类乐器,如古筝、琵琶等,音色清脆悦耳,能够表达出清新、舒畅的感觉,符合木的属性。
2. 火与鼓火代表夏季、南方、热情等意象,与鼓的音色有着共振。
鼓类乐器如大鼓、小鼓等,音色浑厚有力,能够表达热情、激昂的情感,符合火的属性。
3. 土与笛土代表季节的过渡、中立、安稳等意象,与笛子的音色相契合。
笛子是一种深受喜爱的传统乐器,它的音色柔和、悠扬,能够表达出平和、舒缓的情绪,符合土的属性。
4. 金与铜管乐器金代表秋季、西方、收敛等意象,与铜管乐器的音色相适应。
铜管乐器如小号、长号等,音色明亮、高亢,能够表达出庄严、豪迈的情感,符合金的属性。
5. 水与弦乐水代表冬季、北方、寒冷等意象,与弦乐的音色相呼应。
弦乐器如二胡、琵琶等,音色凄美、富有感情,能够表达出沉郁、深邃的情感,符合水的属性。
三、传统乐器与五行共振的影响传统乐器音色与五行共振的关系不仅在于相应的音色特点,更重要的是其对音乐演奏和表达情感的指导作用。
以古筝为例,它是中国古代最具代表性的弹拨乐器之一。
古筝的音色清脆悦耳,适合表达欢快、轻松的情感。
在演奏古筝时,演奏者可以根据五行理论的指导,选择与所要表达情感相符的曲调和调式,进一步增强音乐的表现力。
中国古代的共振实验及应用
只见他从容说道:“那没有什么值得大惊小怪的地方,不过是 因为四川铜山有山崩发生,因而引起宫中大钟相应自鸣罢了。” 当时崇尚迷信,张华的科学见解和者盖寡。几天以后,四川的 消息传来,正是洛阳宫钟自鸣的那个时辰,蜀中发生了一起铜 山崩塌事件。张华的预言应验了,从此名声大振。又有一天, 一个人来向张华请教,说是他家有个洗澡用的大铜盆,每日早 晚总会嗡嗡作响,就象有人在敲打一样,也不知什么缘故。张 答道:这只铜盆和洛阳宫中大钟的音调相谐,宫中每天早晚都 要撞钟,所以使铜澡盆有声相应。张华还告诉他只要把铜澡盆 锉掉一点,使它变轻了,便不会再作响。那人照着去办,果然 就不响了。张华在那时就懂利用共振原理,消除共振的办法, 实在是很了不起的。 我国宋代科学家沈括,做的共振实验是别出心裁的。他把 剪成的一个小纸人挂在一根弦线上,弹动可以发生共振的弦, 纸人就跳跃颤动,弹动别的弦,纸人却不动。这个实验比欧洲 所做的同样实验早好几个世纪。
15世纪,意大利的达芬奇者开始做共振实验,直到17世纪, 牛津的诺布耳和皮区特者以所谓的纸游相当于纸人一样的东 西实验,来证明弦线的基音和泛单的共振关系。 我国对共振原理也早有所应用。战国初期,各诸侯国大 动干戈。战争中的攻城技术花样不少。地道战术是很厉害的 一招。为了识破敌人挖洞攻城的阴谋。墨家利用声学知识想 出了一个办法,守军在城内沿城墙根约每隔6米挖一口井。深 约3米左右。让陶工烧制坛子,有耳朵灵敏的人日夜值班,并 将耳朵贴在坛口侦听。如果敌人正在挖地道,通过坛中的声 音就能觉察。这种方法不仅能判断敌人否在挖洞,还能从不 同的坛口的声音确定声源方向。即地道的大致方位。这个方 法很有声学理论根据。因为敌人挖地道的声波经同地下传到 坛子,坛子内空气柱发生共鸣,再引起坛口蒙皮的振动,因 此声音就大了。
中国古代的共振实验及应用 什么是共振?共振是一种物理现象。在声学中也称共鸣, 一个物体振动的时候,另一个物体了随着振动。发生共振的 两个物体,它们的固有频率一定相同或简单的整数比。 我国人民早在公元前4世纪到公元前3世纪,就已经进行 研究共振原理了。我国《庄子· 杂篇·徐无鬼》中,记载着西 周时代一个叫鲁遽的人做的共振实验。他把两把瑟分别放在 两个房间,将其中一瑟某弦弹一下,隔壁那具土瑟上同样的 弦也会发声,音律相同,他又改变实验方法,将瑟乱弹一气, 结果出来很多泛音 ,另一具瑟上的每根弦都或多或少地应声 而动。这就是世界上最早的共振实验。 东汉以后,三国纷争年代,有一天,魏都洛阳宫殿前面 的一口大钟,突然无缘无故地鸣响起来。满朝文武议论纷纷, 以为是不祥之兆,魏帝心惊肉跳,惶惶不可终日,事情传到 青年张华耳中,
中国古代物理学-共振现象
中国古代物理学-共振现象当一个物体发声振动时另一个物体也随之振动,这种现象称为共振。
凡是共振的两个物体,它们的固有频率或者相同,或者成简单的整数比,如1/1,1/2,2/3。
在古代典籍中有大量的关于共振现象的记述,并把这种现象解释为“同声相应”(《易·乾》)或“声比则应”(《吕氏春秋·恃君览·召类》)。
这个解释与现代的科学定义几乎完全相同。
公元前4到3世纪,《庄子》一书最早记下了瑟的各弦间发生的共振现象:为之调瑟,废(放置之意)于一堂,废于一室。
鼓宫宫动,鼓角角动。
音律同矣。
夫改调一弦,于五音无当也,鼓之,二十五弦皆动。
(《庄子·杂篇·徐无鬼》)这里描述的瑟有25根弦。
宫、商、角、徵〔古音zhi止〕,羽是古代人使用的音阶阶名,相当于现在的do、re、mi、sol、la。
当在高堂明室中放上一具瑟,进行调音时,人们发现,弹动某一弦的宫音,别的宫音弦也动;弹动某一弦的角音,别的角音弦也动。
这是因为它们的音相同的缘故。
如果改调一弦,使它发出的音和五音中的任何一声都不相当;再弹这根弦时,瑟上二十五弦都会动。
我们知道,这条弦虽然弹不出一个准确的乐音,但它的许许多多的泛音中总有那么几个音和瑟的二十五弦的音相当或成简单比例。
这就是它会与瑟的二十五弦都共振的道理。
《庄子》的这段文字肯定是调瑟实验的忠实记录。
它不仅指出基音的共振现象,而且发现了基音和泛音的共振现象。
这后一个发现在声学史上是了不起的成就。
宋代的沈括曾作演示共振的实验:先将琴或瑟的各弦按平常演奏需要调好,然后剪一些小小的纸人夹在各弦上。
当你弹动不夹纸人的某一弦线时,凡是与它共振的弦线,其纸人就发生跳跃颤动(《梦溪笔谈·补笔谈·乐律》)。
这个实验比西方同类实验要早几个世纪。
如果说发现共振现象只是观察认真的证明,那么,发现消除共振的方法无疑是科学才智的伟大体现。
据史籍记载,晋代张华(公元232—300年)对共振现象作出了正确的解释,并提出了消除共振的方法:晋中朝有人蓄铜澡盘,晨夕恒鸣如人叩。
中国古代趣味物理实验大集合
中国古代趣味物理实验大集合摘要:将分布在中国古籍中的一些趣味性浓的物理实验收集拢来予以介绍,扼要地分析了实验原理与方法,指出其在当今物理学中的应用,对了解中国古代物理实验产生、变化、发展的历程具有参考价值。
继“中国古代趣味物理实验拾零”、“中国古代趣味物理实验十摘”之后,又从古籍中挑选出部分趣味物理实验予以介绍。
并扼要分析实验原理与方法。
1迎风转秫《帝京景物略》云:“剖秫秸二寸,错互贴方纸,其两端各红绿,中孔,以细竹横安秫竿上,迎风张而疾趋,则转如轮,红绿浑浑如晕。
”这是一个利用风能去推动秫秸转动的实验,实验演示了颜色合成。
仪器制作与实验过程大体如此:将去掉穗的高粱杆截成若干段,每段长二寸,剖开。
分别把红纸、绿纸剪成方形,并把它们交叉地贴在高粱杆的两端。
把高粱杆也交叉放在一起,在交叉的高粱杆的中部钻孔,用细竹一端穿过小孔作为转轴,手持细竹另一端逆风行走,纸片张开,高粱杆快速转动,状如飞轮。
此时,红绿两种颜色就像日晕那样浑然一体,形成十分美丽的色环。
本实验中的“仪器”,人们称它为“风车”,是一种儿童玩具。
这种“仪器”,在中国古代统治者心目中,肯定不能登大雅之堂。
因此,从事科学研究的人们,总是想方设法把自己的发现以玩器的形式保存下来,以启迪思维,激发智力。
2著翼起飞《汉书·王莽传》云:“取大鸟翮为两翼,头与身皆著毛,通引环钮,飞数百步堕。
”这是一个滑翔飞行实验:用大鸟羽拼合成两只大翅膀,用牵引线把它们固定在人身两侧,人从头到脚装上羽毛,然后拉着牵引线迅速奔跑,就会象鸟儿一样飞向空中,飞行数百步掉下。
我们清楚,鸟在飞行时,翅膀的上面往往向上凸起,下面平直或略微凹进。
如果直接将大鸟翅膀作飞翼,或将若干鸟的羽茎拼织成鸟翼形状,那么人拉着“翅膀”迅跑时,空气就相对“翅膀”向后移动。
因“翅膀”上凸下平,流过“翅膀”上面的空气,需要绕一个弯,其流速要比“翅膀”下面空气的流速快。
这样,“翅膀”上面空气流速快,压强小,“翅膀”下面空气流速慢,压强大,使“翅膀”上下产生压强差。
中国古代趣味物理实验3
中国古代趣味物理实验3中国古代趣味物理实验37 刻鱼测雨汉代有一个奇特的物理实验,仪器是用玉石雕刻的鱼。
这种鱼可能为椭圆形、中空,髟耆尾皆具。
实验目的是以鱼的鸣吼来预测天气。
原文见《西京杂记》:“昆明池刻玉石为鱼。
每至雷雨常鸣吼,髟耆尾皆动。
汉世祭之祈雨,往往有验。
”这个实验巧妙地运用了共振效应,效果相当不错。
使那些不知原理的人。
对石鱼产生敬仰,并顶礼膜拜。
我们清楚,风暴时,强风掠过海面会产生次声波,次声波和风暴怒吼的声波一起向四面八方传播,声波很容易被空气和大海“吃”掉,唯有频率很低的次声波在传播过程中能量损失慢、传播距离远。
加之次声波比风浪速度快许多倍,它能成为风暴来临的警报。
但次声人耳无法分辨,如果能制造一种仪器,将次声变为可闻声,那么这一装置就成为一种风暴报警器。
石鱼就是这样一种装置:它张口,腹空,当次声波不断对它施以周期性外力时,石鱼作受迫振动。
若声波的策动力频率与石鱼的固有频率成倍数关系,石鱼产生非线性共振,发出声波。
其中,高频部分为可闻声。
此时,石鱼“髟耆尾该动”,其声学效应表现为大声“鸣吼”。
在中国古代,利用共振效应预测天气、地震、兵乱的例子不胜枚举。
如:“石鼓,冀县有天鼓山,山有石如鼓,河鼓星摇动,则石鼓鸣,鸣则秦土有殃”;“陕州黄河有钟,大之以薄革各革,置井中,使聪耳伏罂而听之,审知穴之所在,凿穴迎之。
”仔细分析,上述“传声筒”与《墨经》中的“听瓮”相似。
可以认为,“罂”相当于“听话筒”,敌人的地道相当于“发话筒”,而连接地道与罂里的泥土相当于“线”。
不仅如此,“听翁”装置与当今有线电话也相似,如果把“听翁”装置说成是电话的始祖,应当是可以使人接受的。
9 铜镜透字古代有一种镜子,用铜铸成,不仅能照人容貌,而且当光束射到镜面时,铸在镜子背面的铭文图案,还会“透”过镜子映现在屋壁上,非常清楚。
这种镜子叫“透光镜”,现已作为演示实验仪器将它搬上讲台。
透光镜始于西汉。
它与编钟、鱼洗一起,被称为中国古代青铜三宝。
中国古代的物理成就
水生火,火生土,土生金,金生水,水生木; 木克土,土克水,水克火,火克金,金克木。 显然它是由实践经验抽象出来的。五行依一定的相生次序而
相生;又依一定的相克次序而相征服。这种关系深刻地揭示了 组成世界的五种基本物质元素在相互转化的复杂变换过程中,
谢谢大家!
④记里鼓和指南车。这是三国时魏人马钧根据以前的记载模 仿制成的两种利用各种齿轮的复合运动传动的自动机构。记 里鼓是利用原动齿轮带动大小不同的一套从轮,使车轮转动 把车行的里数自动地表示出来的一种装置。指南车是利用一 套能自动离合的齿轮系统的定向装置,使得立在车上的一个 木制人像的手永远指着固定的方向。关于这两种装置的结构, 在刘仙洲教授著的《中国机械工程发明史》第一编第五章中 有较详细的介绍。
显然,这是一种测定震源方向的仪器。可惜,后来这架地动
仪失传了。我国考古博物学家王振铎在总结国内外学者复制研 究工作的基础上,根据书上的记载和力学原理满意地复制成功 了侯风地动仪的复原模型,它主要是一个利用了重心很高的 “都柱”的不稳平衡。从这个仪器的制造来看,张衡已利用了 力学上的惯性原理,同时他对地震波传播和方向性也一定有所 了解。这些在当时来说都是十分了不起的。
经下第16条:“景不徙,说在改为。” 经说:“景:光至,景亡;若在,尽古息。”这一条是论
述影的生成。各家的解释在这一点上没有分歧。然而细致地 推敲起来,又各有不同的见解。主要是对于经说中的“若在” 指的是“影在”,还是“物在”,有不同的理解。
经下第22条:“鉴(洼),景一小而易,一大而正,说 在中之外,内。”
之西,乃之阮阝俞之阴,取竹于山介溪之谷,以生空窍厚均者, 断两节间,其长三寸九分而吹之,以为黄钟之宫,吹曰舍少。 次制十二筒,以之阮阝俞之下,听凤凰之鸣,以别十二律”, 这种属于传说性质的东西,当然不能完全凭信。但是早在公元 前六世纪有个叫伶州鸠的乐官曾把十二律的名称一一列举,并 把它们的出现和周武王伐纣(前1066)的时间联系起来。因此, 在这之前肯定就有了系统的乐律了。
大桥崩塌军舰倾覆—共振作祟
⼤桥崩塌军舰倾覆—共振作祟 坚固的⼤桥在瞬间崩塌,巨⼤的舰船⽆故倾覆,这些都是什么原因造成的呢?只因⼀种物理现象在作怪,它就是我们在中学物理课中到的共振现象。
⒈共振现象导致⼈马坠河 1831年,⼀⽀⾼歌凯旋的骑兵队雄赳赳、⽓昂昂地通过英国曼彻斯特附近的⼀座吊桥。
洪亮⽽有节奏的“嗒、嗒、嗒”的马蹄声充分展⽰了队伍的雄风。
然⽽,不幸的事情发⽣了。
随着⼀声巨响,⼤桥莫名其妙地倒塌了。
⼈马纷纷坠⼊河中,死伤惨重。
⽆独有偶,在1906年,俄国⾸都彼得格勒有⼀⽀全副武装的沙皇军队,步伐整齐、不可⼀世地通过爱纪华特⼤桥。
这座⼤桥⼗分坚固,纵然跑过千军万马也难以撼动。
可是正在指挥官洋洋得意的时候,突然间桥⾝剧烈振动起来。
然后伴随着⼀声巨⼤的断裂声,⼤桥崩塌了。
顿时,军官、⼠兵、辎重、马匹纷纷落⽔,马嘶⼈叫,狼狈不堪。
以上两宗事件之后,⼈们都对事故的原因进⾏了调查,然⽽,既没有敌⼈破坏,也不是桥的质量不好。
那么,究竟是什么原因造成了上述悲剧的发⽣呢?最后,⼈们通过研究发现,肇事者就是受害者⾃⼰!这些事故是“共振”这⼀物理现象的结果。
引起共振的根本原因是齐步⾏进。
什么是共振?打个粗浅的⽐⽅来说:⼀个⼈坐在秋千上不动,另⼀个⼈⼀下⼀下地推动秋千,假设每当秋千荡去的时候就推⼀下,如此合拍地推下去,秋千就会越荡越⾼。
⽤严格的物理语⾔来说,振动体在周期性变化的外⼒作⽤下,当外⼒的频率与振动体固有频率很接近或者相等时,振动的幅度就急剧增⼤。
这种现象叫作共振。
上⾯所提到的那些军⼈的步伐⾮常整齐,⽽且频率恰好接近于所通过的⼤桥作⾃由振动时的固有频率,激起了桥梁的共振,结果造成了⼤事故。
为了接受这些⾎的教训,后来世界各地都先后规定,凡是⼤队⼈马过桥时,必须碎步⾛,极⼒避免这种破坏性的共振现象重演。
⒉共振现象会导致军舰倾覆 舰船航⾏的时候,也会受到周期性的波浪的冲击⽽左右摇摆。
如果波浪冲击恰巧跟舰船摇摆的固有频率相同,就会发⽣共振,导致船体剧烈摆动,甚⾄可能使舰船倾覆。