探尋轆轤的奧秘

范汝艷 李建

“井”是鄉愁的象征，故遠離故土叫“背井離鄉”。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的硬銅導線，細繩若干，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.利用三角形的穩定性，將捆綁后的筷子打開一定的角度，用細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，并在桶口兩側距桶口0.5 cm處用剪刀開兩個對稱的小孔，用細線拴接，如圖6所示。

5．把長度約15 cm的硬銅導線彎成如圖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、實驗現象與原理分析

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。輪軸的實質是省力杠桿，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，中國就出現了轆轤。據《物原》記載：“史佚始作轆轤。”史佚是周代初期的史官。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國古銅礦遺址發掘時發現兩根木制轆轤軸，其中一根全長2500毫米，直徑260毫米，經判定為用于提取銅礦石的起重轆轤的殘件。