张衡地动仪立柱验震的复原与研究

发布时间：2021-10-20 16:03

　　关于张衡地动仪的复原,130年来学者们提出多种模型。其中立柱模型往往被否定,因为立柱验震被断定是不可能实现的。本文对立柱验震进行分析,指出前人实验失败是因为都没有充分认识到立柱验震的力学原理。根据力学原理列出的立柱验震的一系列必要条件,并用汉代工艺成功制作了三台立柱验震演示仪实物。立柱模型必需在立柱下面安排一个精密的小"着地面",首先必须对立柱下的支承面进行置平调整和对立柱的重心进行平衡调整。立柱验震现场演示通过专家的鉴定,获得成功,为张衡地动仪的正名和复原提供了新的可靠的依据。 

【文章来源】：中国科技史杂志. 2020,41(03)北大核心CSSCICSCD

【文章页数】：10 页

【部分图文】：

立柱能站住的力学条件

在制造立柱的着地面时,工匠往往不可能保证那着地面能与立柱的中心线绝对垂直,这样的立柱站在水平支承面上后,立柱的中心线就会与当地的重力铅垂线形成一个小夹角θ(见图2),以致立柱重心的重力矢量W1将偏离着地面的中心。这就要求我们在立柱的外侧贴上一些小配重,以使配重的重力矢量W2与立柱本身的重力矢量W1的合力W3 能正好通过着地面的精确中心。这个重心调整过程,在精密测量仪器行业中被称为“平衡调整”。对满足上面六个条件的立柱,如果我们把“着地面内的重力矢量与着地面边缘的距离”记为r,那么由图3,我们可以推导出以下公式,以讨论立柱验震的力学原理。图3 立柱验震原理图

作者在2019年春制成的立柱验震演示仪如图4所示:演示仪的调试是一件非常细致的工作。首先要将支承面调至水平。为此应先将支架5上的多个工艺用凸起的表面和支承面(用一块精密大平面)将它们磨成一个共同平面。然后就可以用置平螺钉4将支架5调整到三角板12的竖边与铅垂线11达到互相精确平行。

【参考文献】：
期刊论文
[1]张衡地动仪工作原理新探讨[J]. 殷正和.  自然辩证法通讯. 2020(03)
[2]地动仪研究中的五个地震学基本概念[J]. 冯锐.  中国地震. 2016(04)
[3]对地动仪传统模型的置疑[J]. 冯锐,武玉霞,朱涛,李先登.  自然科学史研究. 2006(S1)



本文编号：3447200