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力是物理學(xué)中最重要、最基本的概念。它的形成在物理學(xué)史中經(jīng)過(guò)了漫長(zhǎng)的時(shí)期，直到十七八世紀(jì)，物理學(xué)家才給出它的準(zhǔn)確定義。 在甲骨文中，“力”字像一把尖狀起土農(nóng)具耒。用耒翻土，需要體力。這大概是當(dāng)初造字的本意?！赌?jīng)》最早對(duì)力作出有物理意義的定義： 力，刑之所以?shī)^也。 這里“刑”，同“形”，表示一切有生命的物體?！皧^”的原意是鳥(niǎo)張開(kāi)翅膀從田野里飛起，墨家用它描述物質(zhì)的、運(yùn)動(dòng)的或精神的狀態(tài)改變，如同現(xiàn)在常用詞“奮飛”、“奮發(fā)”、“振奮”等含義一樣。由此可見(jiàn)，墨家定義力，是指有形體的狀態(tài)改變；如果保守某種狀態(tài)就談不上奮，也就無(wú)需用力了?！赌?jīng)》還舉了一個(gè)例子，從地面上舉起重物，就要發(fā)“奮”，需要用力。墨家定義力，雖然沒(méi)有明確將它與加速度聯(lián)系在一起，但他們從狀態(tài)改變中尋找力的原因，實(shí)際上包含了加速度概念，其意義是極為深刻的。 在浩瀚的中國(guó)歷史典籍中記述了各種各樣的力，其中人們對(duì)慣性力和重力的認(rèn)識(shí)是值得稱道的。 戰(zhàn)國(guó)初期成書(shū)的《考工記》最早記述了慣性現(xiàn)象。在它描述趕馬車的經(jīng)驗(yàn)時(shí)，它寫道：“勸登馬力，馬力既竭，辀猶能一取焉。”“勸登馬力”即趕馬車、勸馬用力，辀指小車。這句話的意思是，在駕駛馬車過(guò)程中，即使馬不再用力拉車了，但車還能繼續(xù)往前進(jìn)一小段路。 古代人不僅記述了慣性現(xiàn)象，而且能充分認(rèn)識(shí)和利用慣性力。張衡(公元78—139年)于東漢順帝陽(yáng)嘉元年(公元132年)創(chuàng)制的候風(fēng)地動(dòng)儀就是其中之一。地動(dòng)儀中的主要部件是一根倒立柱，稱它為“都柱”。在其受到來(lái)自某方向的地震橫波襲擊時(shí)，由于慣性力的作用，它將倒向震源方向，從而帶動(dòng)有關(guān)方向的杠桿牙機(jī)，使龍嘴張開(kāi)，銅丸掉落于地上蟾蜍口中。 對(duì)重力現(xiàn)象最早作出描寫的是《墨經(jīng)》。遠(yuǎn)在2000余年前，它就指出，凡是重物，其上不提挈，其下無(wú)支撐，其旁無(wú)力牽引，則必定垂直下落。這就是說(shuō)，只要物體不受到任何人為的力的作用，它必定作垂直下落運(yùn)動(dòng)。這正是重力對(duì)物體作用的結(jié)果。 “合力”的概念在中國(guó)起源甚早。《墨經(jīng)》曾討論過(guò)許多力合成一個(gè)力時(shí)，可以“舉之則輕”。明代茅元儀明確提出“合力”一詞，他寫道： 合力者積眾弱以成強(qiáng)也。今夫百鈞之石，數(shù)十人舉之而不足，數(shù)人舉之而有余，其石無(wú)加損，力有合不合也。(《武備志·軍資乘·守五·堡約》) 遺憾的是，中國(guó)傳統(tǒng)文化中卻很少述及力的方向，而討論分力與合力時(shí)，必須指出力的作用方向。然而，在生產(chǎn)實(shí)踐中，古代人有許多利用合力的經(jīng)驗(yàn)及創(chuàng)造發(fā)明。諸如眾人抬木頭，利用兩頭牛耕地的耦耕操作，戽〔hu戶〕斗的應(yīng)用等。戽斗取水，兩人用力拉動(dòng)斗側(cè)雙繩，盛滿水的斗就沿合力方向運(yùn)動(dòng)，正好構(gòu)成了力的平行四邊形法則的實(shí)際圖。 在力學(xué)中有一條法則：一個(gè)系統(tǒng)的內(nèi)力無(wú)作用效果。饒有趣味的是，中國(guó)人發(fā)現(xiàn)與此有關(guān)的現(xiàn)象驚人地早。《韓非子·觀行》寫道： 有鳥(niǎo)獲之勁，而不得人助，不能自舉。 鳥(niǎo)獲，據(jù)說(shuō)是秦武王寵愛(ài)的大力士，能舉千鈞之重。但他卻不能將自己舉離地面。東漢王充也說(shuō)： 力重不能自舉，需人乃舉。 古之多力者，身能負(fù)荷千鈞，手能決角伸鉤，使之自舉，不能離地。(《論衡·效力篇》) 似乎很可悲，一個(gè)身負(fù)千鈞重載，手能折斷牛角、拉直鐵鉤的大力士，卻不能將自己舉離地面。然而，這正是真理所在。再大力氣的人，也不能違背上述那條力學(xué)法則。因?yàn)楫?dāng)自身成為一個(gè)系統(tǒng)時(shí)，他對(duì)自己的作用力屬于內(nèi)力。系統(tǒng)本身的力對(duì)本系統(tǒng)的作用效果等于零。否則，今天就不會(huì)有這樣的口頭禪來(lái)嘲諷一個(gè)人的能耐是有限的；你有再大的本事，也不能揪著自己的頭發(fā)使自己離地三寸。 |
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來(lái)自： johnney908 > 《中國(guó)古代物理學(xué)》
