秦陵铜车的力学原理

1980年从秦始皇陵西侧出土的两乘铜车马，是仿照秦始皇生前出游的仪仗车制作的。约为真实车马的1/2。铜车马结作之精良，震惊中外。这一历史文物不仅是举世无双的设计杰作和工艺精品，而且是秦代机械的曲型代表。在两千多年前的秦代，中国机械设计的先驱者们已经能灵活巧妙地应用力学知识和原理进行机械设计了，这无可置疑地证明了，当时我国的科学技术走在世界的前列。

漫话高压锅

通常在海平面上的大气压为101325pa，这时水的沸点是100度；海拔升高大气压下降，如在海拔3000m处，大气压只有70000pa左右，这时水的沸点低于90度。我国青藏高原上平均海拔在4000m以上，因而水的沸点低于90度，这就是为什么在高原上煮饭不容易熟的道理。

为了提高水的沸点，就要将水的环境气压提高。高压锅正是利用加大锅内局部压力的办法来提高水的环境压力。为了避免由锅内压力升高引起高压锅爆炸的危险，如何使密闭容器内局部压力保持一个固定值，这就是排气阀的构造很简单，实际上是一个金属重块和一个适当面积的排气孔。

如图所示，设金属块的重量为w，排气孔面积为s，则锅内的气压被控制。当锅内气压小于p时，排气阀关闭，因为这时重块的重量大于气压对它的压力，重块将排气孔堵死；反之，当锅内气压大于p时，气体对重块的总压力大于重块的重量，排气阀便打开放气。于是高压锅内的气压便可以维持为p。我国现在通用的高压锅，p的设定值为大气压左右，对应锅内水的沸点大约为120度。

捞面条的学问

捞面条用筷子，这是一个常识，但却有说法。用筷子挑面条，开始比较容易，问题是剩下后几根面条如何捞走。方法是，先使锅离火，然后用筷子在锅里做圆形搅拌，使面汤旋转起来，这时面条便自然会集中到锅底中心，用筷子到锅中心去夹。如此重复几次，面条便会一根不剩。

熟悉流体力学的人，不难对面条向锅底集中给出解释。这就是所谓二次流问题。如果将旋转起来的面汤看为一运动，微团加速度指向圆心。其加速度与压力梯度符号相反，压强由锅中心向锅底是增加的，由于锅底这层流速很小，惯性力与压差不平衡，由此将面条带到锅底中心。

夜半钟声到客船

月落乌啼霜满天，江枫渔火对愁眠。姑苏城外寒山寺，夜半钟声到客船。这是唐朝诗人张继写的《枫桥夜泊》。读这首诗，我们可以想象，那悠扬的夜半钟声，可以隔河传到彼岸。

夜间声音为什么会传得远呢？首先，声音是声源得振动扰动了空气，扰动以波得形式往外传。如果空气中各点的声音是相同的，由这个点传出的声波的波前是一个球面。如果声音在大气中不同高度传播速度不同，这时波前就不再保持球面，而发生畸变，产生折射现象。白天同夜间，声音传播远近不同，就是由这个折射现象产生的。白天，由于地面接受太阳辐射温度高，地面声音大于高空。这时声音传播路径折向高空。在夜间，靠近地面空地面，声音折向地面，这就是夜间声音传播相对远的道理。

伐木的学问

用刀裁玻璃是先制造裂纹而后造成断裂，售货员撕布也是先在布边剪一个小口，然后再撕开，用锯子伐木等日常生活中随处可见的现象都是断力学方法常见的例子。

伐木时先用锯子在靠近地面的地方把树锯出一条缝，也就是先加工出一条裂纹来，人们站在裂纹一侧在裂纹上方尽可能高的且易于施力的地方用力推树，这个裂纹受拉，是典型I型裂纹问题，这时造成树干断裂的原因主要是裂纹前列的应力强度因为达到木头的临界断裂韧性值，实际上，现在实验室中测定材料断裂韧性所用的柱状三点弯曲试样其原理和伐木及其相似。

早在鲁班之前两百多年的墓葬中就有锯子了，由此看来人们用锯子开制裂纹伐树至少在2700多年以前就开始了。。