利用均匀水流导致的水位变化来显示时间,(漏刻计时)的基本原理。

发布时间:2020年05月11日 阅读:2820 次

题目:利用均匀水流导致的水位变化来显示时间,(漏刻计时)的基本原理。


题目解析:


刻漏,中国古代汉族科学家发明的计时器。漏是指带孔的壶,刻是指附有刻度的浮箭。有泄水型和受水型两种。早期多为泄水型漏刻,水从漏壶孔流出,漏壶中的浮箭随水面下降,浮箭上的刻度指示时间。受水型漏刻的浮箭在受水壶中,随水面上升指示时间,为了得到均匀水流可置多级受水壶。


漏刻是古代的一种计时工具,不仅古代中国用,而且古埃及古巴比伦等文明古国都使用过。漏刻的发明年代已不可考,据史书记载,西周时就已经出现了漏刻。漏刻由漏壶和标尺两部分构成。漏壶用于泄水或盛水,前者称泄水型漏壶,后者称受水型漏壶。标尺用于标记时刻,使用时置于壶中,随壶内水位变化而上下运动。


最早的漏刻也称箭漏。使用时,首先在漏壶中插入一根刻有时刻的标竿,称为箭。箭下以一只箭舟相托,浮于水面。当水流出或流入壶中时,箭杆相应下沉或上升,以壶口处箭上的刻度指示时刻。


漏刻是一种典型的等时计时装置,计时的准确度取决于水流的均匀程度。早期漏刻大多使用单只漏壶,滴水速度受到壶中液位高度的影响,液位高,滴水速度较快,液位低,滴水速度较慢。为解决这一问题,古人进一步创制出多级漏刻装置。所谓多级漏刻,即使用多只漏壶,上下依次串联成为一组,每只漏壶都依次向其下一只漏壶中滴水。这样一来,对最下端的受水壶来说,其上方的一只泄水壶因为有同样速率的来水补充,壶内液位基本保持恒定,其自身的滴水速度也就能保持均匀。


中国古代还出现过一些与漏刻结构原理类似的计时工具,如以称量水重来计量时间的称漏和以沙代水的沙漏等。但中国历史上使用时间最长、应用最广的计时装置还是漏刻。


工作原理:


漏是指计时用的漏壶,刻是指划分一天的时间单位,它通过漏壶的浮箭来计量一昼夜的时刻。最初,人们发现陶器中的水会从裂缝中一滴一滴地漏出来,于是专门制造出一种留有小孔的漏壶,把水注入漏壶内,水便从壶孔中流出来,另外再用一个容器收集漏下来的水,在这个容器内有一根刻有标记的箭杆,相当于现代钟表上显示时刻的钟面,用一个竹片或木块托着箭杆浮在水面上,容器盖的中心开一个小孔,箭杆从盖孔中穿出,这个容器叫做"箭壶"。


随着箭壶内收集的水逐渐增多,木块托着箭杆也慢慢地往上浮,古人从盖孔处看箭杆上的标记,就能知道具体的时刻。漏刻的计时方法可分为两类:泄水型和受水型。漏刻是一种独立的计时系统,只借助水的运动。后来古人发现漏壶内的水多时,流水较快,水少时流水就慢,显然会影响计量时间的精度。于是在漏壶上再加一只漏壶,水从下面漏壶流出去的同时,上面漏壶的水即源源不断地补充给下面的漏壶,使下面漏壶内的水均匀地流人箭壶,从而取得比较精确的时刻。


现存于北京故宫博物院的铜壶漏刻是公元1745年制造的,最上面漏壶的水从雕刻精致的龙口流出,依次流向下壶,箭壶盖上有个铜人仿佛报着箭杆,箭杆上刻有96格,每格为15分钟,人们根据铜人手握箭杆处的标志来报告时间。


计时方法:


另外,漏刻、弧刻,藏语chu-tshod直译为“水量”,由滴漏计时法而得名。在时轮历中有两种用法:一是作为计时单位。时轮历把一昼夜分为60个chu-tshod,因此每个chu-tshod相当于钟表上的24分钟,这是这个词的本义。24分钟离15分钟的“刻”比60分钟的“小时”近,比120分钟的“时辰”更近,因此译为“刻”较好。色多六世的《格登新历解》说:“时轮历中的chu-srang在汉译中名为‘分’,chu-tshod名为‘刻’”。《马杨寺汉历心要》第47节中也持此说。


chu-tshod也用来计量空间的弧度。现代天文学中1周天=360度,1度=60分,1分=60秒,这种分法是模仿时间的分秒而来的,时轮历计量空间的弧度也借用计量时间的一套单位:1周天=27宿,1宿=60chu-tshod,1chu-tshod =60chu-srarg。因此1 chu-tshod=4.5度。这是假借命名。为了区别计量时间的chu-tshod与计量空间的chu-tshod,往往把前者译为漏刻,把后者译为弧刻。现在藏语中一般把小时叫做chu-tshod,这本来是不妥当的,既然已经约定俗成,也很难再改正了。不过还是应该知道它的本义和假借用法,不能把chu-tshod与小时完全等同起来,不能一见到chu-tshod就理解为“小时”。


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