杠桿原理――反比例的應用

3/3杠桿原理――反比例的應用安徽李慶社阿基米德將自己鎖在海邊的一間石頭小屋里，夜以繼日地寫作《浮體論》．這天突然闖進一個人來，一進門就忙不迭地喊道：“哎呀呀!你老先生原來躲在這里．此刻國王正撒開人馬，在全城四處找你呢．”阿基米德認得他是朝內大臣，心想，外面一定出了大事．他立即收拾起羊皮書稿，伸手抓過一頂圓殼小帽，飛身跳上停在門口的一輛四輪馬車，隨這個大臣直奔王宮．當他們來到殿前階下時，就看見各種馬車停了一片，衛(wèi)兵們銀槍鐵盔，森列兩行，殿內文武滿座，鴉雀無聲．國王正焦急地在地毯上來回踱著步子．由于殿內陰暗，天還不黑就燃起了高高的燭臺．燈下長條幾案上攤著海防圖、陸防圖．阿基米德看著這一切，就知道他最擔心的戰(zhàn)爭終于爆發(fā)了．關于阿基米德推動地球之說，這還是他在亞里山大里亞留學時候的事．當時他從埃及農民提水用的“沙杜佛”(吊桿)和奴隸們撬石頭用的撬棍，發(fā)現(xiàn)了可以借助一種杠桿來達到省力的目的，而且發(fā)現(xiàn)，手的握點至支點的這一段越長，就越省力氣．由此他提出了這樣一個定理：力臂和力(重量)的關系成反比例．這就是杠桿原理．用我們現(xiàn)在的表達方式就是：重量×重臂=力×力臂．為此，他曾給當時的國王艾希羅寫信說：“我不費吹灰之力，就可以隨便牽動任何重的東西；只要給我一個支點，給我一根足夠長的杠桿，我也可以推動地球．”可現(xiàn)在這個小國王并不懂得什么叫科學，他只知道在這大難臨頭之際，趕快借助阿基米德的神力救他一駕．可是這羅馬軍隊著實厲害．他們作戰(zhàn)時列成方隊，前面和兩側的士兵將盾牌護著身子，中間的將盾牌舉在頭上，戰(zhàn)鼓一響這一個個方隊就如同現(xiàn)代化的坦克一樣，向敵陣步步推進，任你亂箭射來也只不過是把那盾牌敲出無數(shù)的響聲而已．羅馬軍隊還有特別嚴的軍紀，發(fā)現(xiàn)臨陣逃脫立即處死，士卒立功晉級，統(tǒng)帥獲勝返回羅馬時要舉行隆重的凱旋式．這支軍隊稱霸地中海，所向無敵，一個小小的敘拉古哪放在眼里，況且舊仇新恨，早想來一次清算．這時由羅馬執(zhí)政官馬賽拉斯統(tǒng)帥的四個陸軍軍團已經推進到敘拉古城的西北．現(xiàn)在城外已是鼓聲齊嗚，喊殺聲連天了．在這危急的關頭，阿基米德雖然對因國王目光短淺造成的這場禍害很是不快，但木已成舟，國家為重，他掃了一眼沉悶的大殿，捻著銀白的胡須說：“要是靠軍事實力，我們決不是羅馬人的對手．現(xiàn)在要能造出一種新式武器來，或許還可守住城池，以待援兵．”國王一聽這話，立即轉憂為喜說：“先王在世時早就說過，凡是你說的，大家都要相信．這場守衛(wèi)戰(zhàn)就由你全權指揮吧．”兩天之后，天剛破曉，羅馬統(tǒng)帥馬賽拉斯指揮著他那嚴整的方陣向護城河逼來．今天方陣兩邊還準備了鐵甲騎兵，方陣內強壯的士兵肩扛著云梯．馬賽拉斯在出發(fā)前宣布：“攻破敘拉古，到城里吃午飯去．”在喊殺聲中，方陣慢慢向前蠕動．按常規(guī)，城上早該放箭了．可怎么今天城墻上卻是靜悄悄地不見一人?也許幾天來的惡戰(zhàn)使敘拉古人已筋疲力盡了吧．羅馬人正在疑惑間，城里隱約傳來吱吱呀呀的響聲，接著城頭上就飛出大大小小的石塊，開始時如碗如拳，以后越來越大，簡直如鍋如盆，火山噴發(fā)般地翻將下來．石頭落在方陣里，士兵們忙舉盾來護，哪知石重速急，一下連盾帶人都搗成一團肉泥．羅馬人漸漸支持不住了，連滾帶爬地逃命．這時敘拉古的城頭又射出了飛蝗般的利箭，羅馬人的背后無盾牌和鐵甲，那利箭直穿背股，哭天喊地，好不凄慘．正是：你有萬馬和千軍，我有天機握手中．不怕飛瀑半天來，收入潭底靜無聲．阿基米德到底造出了什么武器使羅馬人大敗而歸呢?原來他制造了一些特大的弩弓——發(fā)石機．這么大的弓，人是根本拉不動的，他用上了杠桿原理．只要將弩上轉軸的搖柄用力扳動，那與搖柄相連的牛筋又拉緊許多根牛筋組成的粗弓弦，拉到最緊處，再猛地一放，弓弦就能帶動載石裝置，把石頭高高地拋出城外，落到一千多米遠的地方．原來這杠桿原理并不只是簡單使用一根直棍撬東西．比如水井上的轆轤吧，它的支點是轆轤的軸心，重臂是轆轤的半徑，它的力臂是搖柄，搖柄一定要比轆轤的半徑長，打起水來就很省力．阿基米德的拋石機也是用的這個原理．他真是把杠桿原理用活了．羅馬人哪里知道敘拉古城有這許多新玩藝兒．就在馬賽拉斯剛敗回大本營不久，海軍統(tǒng)帥克勞狄烏斯也派人送來了戰(zhàn)報．原來，當陸軍從西北攻城時，羅馬海軍從東南海上也發(fā)動了攻勢．羅馬海軍原來并不厲害，后來發(fā)明了一種接舷鉤裝在船上，遇到敵艦就可以鉤住對方，軍士躍上敵艦，變海戰(zhàn)為陸戰(zhàn)，奮勇殺敵．今天克勞狄烏斯，為對付敘拉古還特意將艦包上了鐵甲，準備了云梯，號令士兵，只許前進，不許后退．奇怪的是，今天敘拉古的城頭卻分外安靜，墻垛后面不見一卒一兵，只是遠遠望見直立著幾副木頭架子．當羅馬戰(zhàn)船開到城下，士兵們舉起云梯正在往墻上搭的時候，突然那些木架上垂下一條條鐵鏈，鏈頭上有鐵鉤、鐵爪，鉤住了羅馬海軍的戰(zhàn)船．任水兵們怎樣使勁劃槳，那船再不能挪動一步．他們用刀砍，用火燒，大鐵鏈分毫不動．正當船上一片驚慌時，只見大架上的木輪又“嘎嘎”地轉動起來，接著鐵鏈越拉越緊，船漸漸被吊離了水面，隨著船身的傾斜，士兵們被紛紛拋進了海里，桅桿也被折斷．船身被吊到半空以后，這個大木架還會左右轉動，于是那一艘艘戰(zhàn)艦就像蕩秋千一樣在空中悠蕩，然后被摔到城墻上，摔到礁石上，成了一堆碎木片．有的被吊過城墻，成了敘拉古人的戰(zhàn)利品．這時敘拉古城頭還是靜悄悄的，沒有人彎弓射箭，也沒有人搖旗吶喊，只有那件怪物似的木架，伸下一個大鉤抓走了戰(zhàn)船．羅馬人看著這“嘎嘎”作響的怪物，嚇得腿軟手抖，海上一片哭喊聲和落水碰石后的呼救聲．克勞狄烏斯在戰(zhàn)報中說：“我們看不見敵人，就像在和一只木桶打杖．”阿基米德的這件“怪物”原來也是用的杠桿原理，只是又加了滑輪．安徽岳西縣城關中學李慶社（246600）了解電話：0556217380213955622