探尋轆轤的奧秘

范汝艷 李建

“井”是鄉(xiāng)愁的象征，故遠(yuǎn)離故土叫“背井離鄉(xiāng)”。井多種多樣，其中轆轤井是一種典型代表。今天，就讓我們一起動手制作一個簡易“轆轤”取水裝置，探尋其中的奧秘吧。

一、制作材料與工具

筷子6根，雪糕棒4根，一段長度約15 cm的硬銅導(dǎo)線，細(xì)繩若干，空塑料小瓶1個，大塑料杯1個，剪刀1把。如圖1所示。

二、制作步驟

1．用細(xì)繩捆綁兩根筷子的一端，捆綁2對，如圖2所示。

2.利用三角形的穩(wěn)定性，將捆綁后的筷子打開一定的角度，用細(xì)繩把雪糕棒固定在筷子中央，如圖3所示。

3．在雪糕棒的一端和三角形支架底部分別再捆綁一根筷子進(jìn)行固定，如圖4、5所示。

4．用剪刀把塑料小瓶剪成大小合適的小桶，并在桶口兩側(cè)距桶口0.5 cm處用剪刀開兩個對稱的小孔，用細(xì)線拴接，如圖6所示。

5．把長度約15 cm的硬銅導(dǎo)線彎成如圖7所示的形狀，并置于三角支架上。

6．如圖8所示，將連接小桶的線的另一端固定在硬銅導(dǎo)線中央。用大塑料杯裝合適的水，模擬水井，一個簡易“轆轤”取水裝置就制作成功了。

三、實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象與原理分析

轆轤是利用輪軸原理制成的用于井上提水的起重裝置，由轆轤頭、支架、繩子、水斗等部分組成。輪軸的實(shí)質(zhì)是省力杠桿，如圖9所示。

杠桿平衡需要滿足杠桿原理，也稱為“杠桿平衡條件”，即作用在杠桿上的兩個力的力矩（力與力臂的乘積）大小必須相等，用代數(shù)式表示為F1·L1=F2·L2。從上式可看出，通過做一個動力臂大于阻力臂的杠桿或輪軸能起到省力的作用。轆轤能省力就是利用這樣的原理。

古老的轆轤

早在公元前一千一百多年前，中國就出現(xiàn)了轆轤。據(jù)《物原》記載：“史佚始作轆轤?！笔坟侵艽跗诘氖饭?。到春秋時期，轆轤開始流行。

1974年，考古人員在湖北銅綠山春秋戰(zhàn)國古銅礦遺址發(fā)掘時發(fā)現(xiàn)兩根木制轆轤軸，其中一根全長2500毫米，直徑260毫米，經(jīng)判定為用于提取銅礦石的起重轆轤的殘件。