古代简单机械:桔槔(jié gāo)
桔槔
它是在一根竖立的架子上加上一根细长的杠杆,当中是支点,末端悬挂一个重物,前段悬挂水桶。一起一落,汲水可以省力。当人把水桶放入水中打满水以后,由于杠杆末端的重力作用,便能轻易把水提拉至所需处。桔槔早在春秋时期就已相当普遍,而且延续了几千年,是中国农村历代通用的旧式提水器具。这种简单的汲水工具虽简单,但它使劳动人民的劳动强度得以减轻。
根据史料记载,桔槔始见于《墨子·备城门》,作“颉皋”。是一种利用杠杆原理的取水机械。如下几条记载反映了春秋战国时使用桔槔的地区主要是经济比较发达的鲁、卫、郑等国(今山东西南、河南北部、河北南部)。
《说苑·反质》记载郑国大夫邓析过卫国,见五位农夫“俱负缶而入井灌韭终日一区”。邓析下车为之教:“为机,重其后,轻其前,命曰桥。终日溉韭百区不倦。”(译:卫国有五个男子,都背着瓦罐从井里汲水浇灌韭菜园子,从早到晚,一天辛劳,只能浇一畦。 郑国大夫邓析路经这里,看到他们笨重的劳动,便下了车,教他们说:“你们可以做一种机械,后端重,前端轻,名叫桔槔。使用它来浇地,一天可浇百畦而不觉累)但卫国人说,并不是不知道有这种机械,而是“有机之巧,必有机之败”,所以不用之。这里邓析对桔槔的结陶和工作效率有较全面的描述。
接下来我就对桔槔的结构和原理做个详细的介绍,桔槔桔槔的结构相当于一个普通的杠杆。在其横长杆的中间由竖木支撑或悬吊起来,横杆的一端用一根直杆与汲器相连,另一端绑上或悬上一块重石头。当不汲水时,石头位置较低(位能亦小);当要汲水时,人则用力将直杆与汲器往下压,与此同时.另一端石头的位置则上升(位能增加)。
当汲器汲满后,就让另一端石头下降,石头原来所储存的位能因而转化:通过杠杆作用,就可能将汲器提升。这样,汲水过程的主要用力方向是向下。由于向下用力可以借助人的体重,因而绐人以轻松的感觉,也就大大减少了人们提水的疲劳程度。这种提水工具,是中国古代社会的一种主要灌溉机械。