TA的每日心情 | 开心
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本帖最后由 gordon 于 2012-2-6 15:45 编辑
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火炮的流体静力学原理——主要讨论伽利略发现动力学以前的静力学，目的是找出明清时期和欧洲的差距. d9 a# f; h/ L' p0 ~+ W
. k8 b0 J+ r1 n4 b荷兰独立战争（1566—1609）和伽利略的出生（1564—1642）差不多同时。& W- ^, U9 l- P
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1450年左右，铸铁制的炮弹取代了石弹，因而减少了炮的游隙（即炮膛内径与弹体之间的空隙），提高了炮弹的初速，增强了炮弹的冲击力。4 A' c! R$ u4 s8 i, C
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欧洲在实践中得出一条经验规律，炮的长度必须是炮的口径的20倍或20倍以上（即炮管长度是膛径的20倍）。8 ?7 x/ o7 O. {3 X$ h0 Q! g
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西蒙·斯特芬（Simon Stevin，1548/9年-1620年） 在De Beghinselen des Waterwichts（《流体静力学原理》，1586年）中，提出流体静力学悖论。
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液体对盛放液体的容器的底所施的力只取决于承受压力的面积大小和它上面的液柱的高度,而与容器的形状无关.1 j% L, U$ V4 j. s1 d$ w/ M6 D2 h
: q |$ v4 f0 d$ o; H这就是说，流体的压强,不论是膛压和水压，它是和火炮口径有关的，跟火炮内部的形状没有关系。 |" W; A( X; J$ g- M
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静力学是从公元前三世纪开始发展，到公元16世纪伽利略奠定动力学基础为止。因农业、建筑业的要求，以及同贸易发展有关的精密衡量的需要，推动了力学的发展。人们在使用简单的工具和机械的基础上，逐渐总结出力学的概念和公理。例如，从滑轮和杠杆得出力矩的概念；从斜面得出力的平行四边形法则等。
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阿基米德是使静力学成为一门真正科学的奠基者。在他的关于平面图形的平衡和重心的著作中，创立了杠杆理论，并且奠定了静力学的主要原理。阿基米德得出的杠杆平衡条件是：若杠杆两臂的长度同其上的物体的重量成反比，则此二物体必处于平衡状态。阿基米德是第一个使用严密推理来求出平行四边形、三角形和梯形物体的重心位置的人，他还应用近似法，求出了抛物线段的重心。8 ?- D. I" R3 ^, @0 s' P$ G( A+ o
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著名的意大利艺术家、物理学家和工程师达·芬奇是文艺复兴时期首先跳出中世纪烦琐科学人们中的一个，他认为实验和运用数学解决力学问题有巨大意义。他应用力矩法解释了滑轮的工作原理；应用虚位移原理的概念来分析起重机构中的滑轮和杠杆系统；在他的一份草稿中，他还分析了铅垂力奇力的分解；研究了物体的斜面运动和滑动摩擦阻力，首先得出了滑动摩擦阻力同物体的摩擦接触面的大小无关的结论。% K) l0 R7 w+ @' B4 g2 B* j: t
3 X, ]6 Y. V( ~# ` 对物体在斜面上的力学问题的研究，最有功绩的是斯蒂文，他得出并论证了力的平行四边形法则。静力学一直到伐里农提出了著名的伐里农定理后才完备起来。他和潘索多边形原理是图解静力学的基础。" |( _9 z9 d& r( T5 }
H9 }1 k2 o5 V- D" R6 t 图解静力学（Graphic statics），静力学中用作图方式求解问题的一种方法。所得结果的精确度虽不如数解法，但能迅速得出一目了然的答案，故在一般工程结构的设计中也常采用。用此法进行设计，便于随时调整原始数据和迅速找出计算过程中的错误，并可用以比较几种设计方案的长处和短处。
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注：俺也找了一些阿基米德的原文，看的很吃力，当然这也跟我的数学基础比较薄弱有关。在现代学校的教科书上是《工程力学》的知识。5 C4 R* T2 \" @1 Y9 z; O+ e& a b3 V
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其实是欧洲当时社会活动比较活跃，大量机械（永动机）和化学（炼金术）的实践奠定了火炮发展的基础。4 @# R% \4 q( P7 W9 o
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从历史分析来看，也没有太好的招，除了欧几里德和阿基米德的作品以外，就是工程实践中试错试出来的。
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以上是静力学方面的，还有弹道学方面的。( e# l8 f1 T2 T( e$ J
4 s, r+ b9 `2 Y 塔尔塔利亚在早期已在《新科学》(1537)中提出射击的数学理论和遥测装置，可说是近代弹道学和炮术的重要奠基著作，其中除介绍铳规(Squadra，又译作量铳规)和矩度(Geometric Square)等测量仰角和距离的仪具外，还首度析论弹道的特性(如指出火炮在仰角为45度的射程最远)，虽然塔尔塔利亚所了解的弹道学仍十分粗糙，但其影响几乎长逾一个世纪。他还翻译注释了欧几里得《几何原本》(1543)，是该书第一种意大利文本，及其它希腊数学家的著作。
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/ S) V; u2 ~; [6 n0 h) g. h/ m0 n利玛窦(Matteo Ricci, 1552-1610)於万历三十五年(1607)所撰的〈译《几何原本》引〉中，即有云：
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( Q1 @: [" x" R7 I9 p 借几何之术者，惟兵法一家，国之大事，安危之本，所须此道尤最亟焉！故智勇之将，必先几何之学，不然者，虽智勇无所用之……吾西国千六百年前，天主教未大行，列国多相并兼，其间英士有能以羸少之卒，当十倍之师，守孤危之城，御水陆之攻，如中夏所称公输、墨翟九攻九拒者，时时有之。彼操何术以然？熟於几何之学而已。可见此道所关世用至广至急也。
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2 ~% f0 q: n) S$ p/ i4 S2 R4 x 强调几何知识乃为精通兵学所必需。 |
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雷达卡
发表于 2012-1-31 12:18:38
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