重心和平衡技術成果(2 / 2)

了工匠關於重心的巧妙構思。

東漢時期的“馬踏飛燕”,是1969年在甘肅省武威雷台東漢墓中出土的。它製作於公元220年前後,高34.5厘米,長45厘米。是古代青銅作品中的傑作。

這件2000多年前製作的銅奔馬造型生動,鑄造精美,比例準確,四肢動勢符合馬的動作習性。奔馬正昂首嘶鳴,舉足騰躍,一隻蹄踏在一隻飛翔的燕子身上。從力學上分析,“馬踏飛燕”以飛燕為重心落點,造成穩定性。

東漢時期匠師運用現實主義與浪漫主義相結合的藝術手法,以豐富的想象力,精巧的構思,嫻熟的匠藝,把奔馬和飛鳥絕妙地結合在一起,以飛鳥的迅疾襯托奔馬的神速,造型生

動,構思巧妙。將奔馬的奔騰不羈之勢與平實穩定的力學結構凝為一體,它所具有的蓬勃的生命力和一往無前的氣勢,更是中華民族的象征。

上述這些作品充分說明,我國在漢代以前就已經掌握了有相的力學知識。這些知識不僅體現在藝術作品上,還體現在研究者的著作中。西漢初年成書的《淮南子·說山訓》曾就本末倒置而造成不平衡的現象總結說:“下輕上重,其覆必易。”

東漢王充對平衡問題作了極好的論述:“圓物投之於地,東西南北無之不可,策杖叩動,才微輒停。方物集地,一投而止,及其移徒,須人動舉。”

“策杖”是趕馬用的木棍。圓球投落地麵,東西南北隨意滾動,隻有用棍子製止它,它才會靜止一會兒。方形物體投落地麵,立即就靜止在那兒。如果要它移動,就需要施加外力。

總之,漢代以前的這些現象,都是力學中隨遇平衡和穩定平衡的典型例子。

隋唐時期,或許由於飲酒之風盛行,人們製作了一種勸人喝酒的玩具,經匠心雕刻的木頭人,稱作“酒胡子”。把它置於瓷盤中,則搖擺不定、“府仰旋轉”、“緩急由人”。

另一種是用紙製作的,糊紙做醉漢狀,“虛其中而實其底,雖按捺而旋轉不倒也。”現在把這些玩具叫“不倒翁”。

還有一種勸酒器,雖叫不倒翁,但轉動搖擺後最終會倒下。宋代文人張邦基說:“木刻為人,而銳其下,置之盤中,左右欹側,僛僛然如舞之狀,久之力盡乃倒。”這種玩具指向某人或倒

向某人,某人應該飲酒。

從這些曆史文獻記載中可以看出,前一種不倒翁的重心略低於木頭人下半圓的中心,後一種略高於下半圓的中心,由於它們重心位置不同,造成它們左右搖擺後的不同結果。

古代的人們把這些玩具製成半圓形下身,並且“虛其中而實其底”,正說明他們有意識地利用重心位置和平衡的關係。

從力學角度來說,上輕下重的物體比較穩定,也就是說重心越低越穩定。當不倒翁在豎立狀態處於平衡時,重心和接觸點的距離最小,即重心最低。偏離平衡位置後,重心總是升高的。

因此,這種狀態的平衡是穩定平衡的。所以不倒翁無論如何搖擺,總是不倒的。