关工委

关工资讯

第八届“六一”亲子嘉年华优秀作品云展(文学作品类七)

发布者:  时间:2020年08月06日 11:59  浏览:

保家卫国

——古代武器中的物理探究

徐晨斐(14岁)

1.投石车

 据唐代的一部兵书记载,抛石机通身用木料制成,炮架上方横置一个可以转动的轴,固定在轴上的长杆称为“梢”,起杠杆作用。由于抛石机是运用杠杆原理制造的,所以炮梢的长度及力臂和阻力臂的比例都要精心测算,一般炮梢长约2.5~2.8丈。梢的一端系有“皮窝”,内装石弹,另一端系炮索,长约数丈,。抛掷石弹时,先由一人瞄准定放,拉索人同时猛拽炮索,当炮梢系索一端猛落的同时,另一端的皮窝迅速甩起。

 投石车是利用杠杆原理抛射石弹的大型人力远射兵器,它的支撑点不在中心,而是在杠杆的1/8或1/9处,比数越大,用的力量和达到的速度就越大,相对的石头的重量就越小,当炮梢系索放开时,弹力机关发生弹性形变并储存弹性势能,从而打开释放装置将物体以一定角度斜向上抛出,将弹性势能转化为重力势能和动能,石弹借惯性猛地抛出,射程可达数百步。它的出现,是技术的进步也是战争的需要。当世界上第一门火炮在中国诞生之前,我们的祖先使用的重型武器之一就是这种抛掷石弹的石炮——抛石机。所以古代的“炮”字偏旁是“石”而不是“火”。

 投石车春秋时期已开始使用,隋唐以后成为攻守城的重要兵器。但宋代较隋唐更有进一步的发展,不仅用于攻守城,而且用于野战。古书中的"抛石"、"飞石"指的就是投石车。古代西方投石车也是主要进攻手段之一,波斯人希腊人都曾经大量地使用过它。

 投石机的种类很多,通常简称的抛石机指的是配重式抛石机。与弹射器不同,抛石机利用配重物的重力发射。出现于中世纪初期,使用至十五世纪,主要用于围攻和防守要塞。投石车类型很多,有人力机、弹力机、扭力机。本次,我将制作一个投石车模型。

 第一次,我用几根筷子为主体,省略了以弓作为拉力的模型,做了投石车的简单模型。但是在试验时却发现模型发射后的杠杆会持续晃动,射程短等问题。显然,用橡皮筋为动力的这个简易投石车不可取。

 第二次,我吸取了上一个模型给我带来的的教训,将两根筷子斜摆,用两根短筷子固定住,最后加上杠杆,就完成了以杠杆作为动力的简易投石车。相比先前的,射程更远,杠杆不会晃动,但是杠杆与主体并不是整体,发射后不能归回原位,仍有待改进。

 最后,我用一根橡皮筋将杠杆与主体绑在一起,用两根绳限制了归位的范围,完成了一个简易投石车模型。

 投石车虽然已经淡出了现代战争,但是作为古代战争中必不可少的一部分,它表明了人民对物理杠杆原理的充分理解和运用,仍有着很高的地位。

 

(参考图)                      (第一个模型)

 

(第二个模型)                  (第三个模型)

2.弓弩

 弩是古代的一种冷兵器,是古代兵车战法中的重要组成部分。弩也被称作“窝弓”、“十字弓”。虽然弩的装填时间比弓长很多,但是它比弓的射程更远,杀伤力更强,命中率更高,对使用者的要求也比较低,是古代一种大威力的远距离杀伤武器。

 在古代弓弩是步兵有效克制骑兵的一种武器。现代的弓弩由于制作的工艺和材料的不同,比古代的弓弩要强很多,关键就在于弓弩的弩体和弩片,都比古代的先进,在设计上,吸收了现代武器枪的优点,改进了弹道,所以比古代的弓弩更强。与狙击步枪相比,弩具有无声无光的隐蔽优势;与弓箭相比,弩的穿透力强,射程远,精确度高。 由于反恐和执行特殊任务的需要,从2003年起成为中国武警反恐队员的“神秘武器”。

 为了更好地领略弓弩的艺术,我自制了一个简略的弓弩。我先把筷子两两用皮筋绑在一起,然后交叉放置,并用皮筋固定。做好这些后,我在一对筷子末端处固定一个小夹子,在另一对筷子拉一根略粗的皮筋,往后拉至小夹子处并夹住,在拉开的皮筋前放上一根水笔芯,松动夹子即可将水笔射出。完成!

 (本次实践所做的弓弩为手工简易弓弩,具有较小的威力,实验过程中已注意安全)

 制作了这一模型后,我实验了一下,结果发现作为箭的水笔弹出时不会依照预想的轨迹,像个无头苍蝇一样。后来在网上查了相关图片,才发现不论古今,弩箭箭头部大多为铁制,铁质箭头能减少空气阻力,使得弩箭前重后轻,更容易射中目标,达到理想效果。由于材料有限,我便在弓弩前方加了一个中空的笔盖,效果虽差了一些,但比原来已有改进。

 经亲自测量,我的弓弩射程中等,大概3m到5m,弓弩所用的皮筋(不是固定用的皮筋)拉开后长约32cm,一只弩箭(笔芯)有点过轻,测量不准确,所以我运用物理课上所学的测多算少法,测量20支相同的笔芯重量,再除以20得到一支的重量,这样测量较为精准,误差会减小。制作完这个简易弓弩后,我不禁想:在古代,弓弩发挥着至关重要的作用。那么,在现代,弓弩又有什么应用呢?

 其实,无论古代还是现代,弓弩都是战场上不可或缺的角色。现在的弓弩在不断改良的过程中,渐渐进化成十字弩。人们在装箭槽的下方,又增加了装弹药的弹槽,在弩柄处装了个狙击镜,使得十字弩杀伤力更大。慢慢也就出现了军用十字弩。



三等奖(机关二分工会选送)

家长:袁  逸





常州信息职业技术学院 退休管理处(关工委) 版权所有