快五百年了,国家级文物——容县的真武阁底层的如意斗拱上面,并没有积尘埃,用白纸巾揩也不见纸巾黑,而真武阁的横樑上面是积尘埃的,用白纸巾一揩,发黑。这些斗拱,外三挑、里两挑,呈正方形网状,既通风透气,又美观、承重。像小孩堆积木一样,一层层叠上去的斗拱为何如此神奇?能一尘不染,是神仙施了法术?
这得从流体力学的原理说起。流体,包括液体和气体。流体流动是有速度的,流体里是有压强的。流体力学有一条规律:流速大,压强小。
当有阵风吹向楼阁,流量假设为每平方米截面在1秒钟内通过1立方米的空气,当它通过斗拱时,遇到斗拱木质面的阻挡,假如1平方米截面里斗拱的木面占了0.5平方米,那么这1立方米空气在后面气流的压力下,只能加快速度才能流完。于是,流速加大了一半。根据“流速大,压强小”的道理,流过斗拱的风的内部的压强就小了。而斗拱面落下的尘埃下面的空气的压强并没减少。尘埃下的空气压强比风的压强大了一倍,于是向上压,把尘埃托起,让风吹走。这就是几百年来,斗拱不积尘埃的原因。
飞机的起飞,也利用这原理:机翼上面做成弧形,机翼底面是平面,当飞机在跑道迅速前行,气流在机翼上下滑过,上面弧形距离长于下面的距离,气流必须加快,流速大,压强小,机翼下的空气压强比上面大,所以把机翼和机身托起来,于是飞机就离地了。
中国人利用流体力学的原理比外国人早,只可惜没有推广到其他方面。我国有好些古建筑都有木做的斗拱,也能像真武阁的斗拱一样,拱面一尘不染,是科学创造了神奇!
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