簡介
中國是世界上發明和利用機械最早的國家之一,有些發明居世界前列。在機械原理、結構設計和動力套用等方面都取得較高成就。春秋時期(公元前770----前476年)就發明了蘊涵槓桿原理的桔槔;自東漢始,形狀用途各異的齒輪廣泛套用在水轉連磨、指南車、記里鼓車等機械上;在原動力方面,逐步從人力、畜力向利用水力、風力的方向發展,機械傳動方式亦逐步擴大。
在歷史上,中國的先民對機械的不斷發明、創造、革新,大大推動了生產力的發展和社會的進程。科學技術的發展和人類社會的其他事物一樣,是有著一定的歷史繼承性的。今天的科學技術,正是由過去的科學技術發展而來的。研究和了解中國科學技術發展的歷史,探討它的發展規律,將可以起到借鑑歷史、溫故知新的作用。
發展
簡單機械
公元前8000~前2800年期間出現了陶輪(制陶用轉台),農具大約出現在公元前6000~前5000年,除石斧、石刀外,還有石鋤、石鏟、石鐮、蚌鐮、骨鐮和骨耜。石斧和石刀上已有用硬質砂子磨削而成的孔。
中國在大約40~50萬年前,就已出現加工粗糙的刮削器、砍砸器和三棱形尖狀器等原始工具。4~5萬年前出現磨製技術,許多石器都已比較光滑,刃部也較鋒利,並有單刃、雙刃、凸刃、凹刃和圓刃之分。
槓桿、滑輪,物理學上稱作簡單機械。槓桿的使用或許可以追溯到原始人時期。當原始人拾起一根棍棒和野獸搏鬥或用它撬動一塊巨石,他們實際上就是在使用槓桿。石器時代人們所用得石刃、石斧,都用天然繩索把它們和木柄捆綁在一起,或者在石器上鑿孔,裝上木柄。這表明他們在實踐中懂得了槓桿得經驗法則:延長力臂可以增大力量。
槓桿在中國的典型發展——秤(天平)
槓桿在中國的典型發展是秤的發明和它的廣泛套用。在一根槓桿上安裝吊繩作為支點,一端掛上重物,另一端掛上砝碼或秤錘,就可以稱量物體的重量。古代人稱它“權衡”或“衡器”。“權”就是砝碼或秤錘,“衡”是指秤桿。迄今為止,考古發掘的最早的秤是在長沙附近左家公山上戰國時期楚墓中的天平。它是公元前四到三世紀的製品,是個等臂秤。不等臂秤可能早在春秋時期就已經使用了。
古代中國人還發明了有兩個支點的秤,俗稱銖秤。使用這種秤,變動支點而不需要換秤桿就可以稱量比較重的物體。這是中國人在衡器上的重大發明之一,也表明中國人在實踐中完全掌握了阿基米德槓桿原理。