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柔性牵引: 热度 8 youmingqing 2018-5-20 09:43; 柔性牵引是动力源与执行构件之间的一种连接形式，可以抹平扰动，也可以将载荷、速度等力学量在特定时段内集中。冲撞车、软柄大锤以及扁担和连枷都使用了柔性牵引；先民在生活实践中逐步掌握了相关技艺，并优化了结构参数。当然，动力源与工作部件的运动并不能完全同步，需要依照一定的节奏操作才能获得效果；而节奏的掌控是练习的结果。 1 冲车——悬挂的撞木战争是检验一国实力最为直接的方法，各国都努力发展与战争相关的技术和产业。古往今来，盖莫能免。城墙是防守的坚固依托，《三国演义》97回详细叙述了诸葛亮多种攻城举措及遭受的挫折，相关内容见于《三国志·魏书·明帝纪》,魏国陈仓守将“昭又以绳连石磨压其冲车, 冲车折”。正如《孙子》所说 “其下攻城。攻城之法 , 为不得已 ” 。冲车，又称撞车，是先秦时期出现的一种攻城器械，《诗经·大雅·皇矣》、《墨子•备城门》均有记载，汉景帝刘启（公元前 187 －前 141 ）阳陵出土有撞木前端的棱锤形钢铁撞头，江苏连云港出土的汉简记载有西汉成帝永始四年 ( 公元前 13 年 ) 郡级武器库藏，其中列有冲车 37 辆及相关备件的名称和数量。古代冲车的具体形式似已难考，最初可能将粗木直接架在车轴上或者固定在车体上，结构相对简单；不过，冲撞反力将使撞木偏离车轴或损伤车体，影响持续撞击。实际使用者一定会发现，将撞木悬挂起来操作更为便利，撞击力度也能增强。或许，“飞冲”就是撞木悬挂的冲车，不必理解为投射器。国内多个影视城复制有冲车，士兵可在内部推车而行，以防护城楼投下的石块或发射的箭矢。撞木各处运动特征相同，可以长 L 、质量 m 的单摆作为力学模型，其在悬挂点 O 被质量为 M 的车体以速度 V 牵引向前。将平整路面推行时冲车所受阻力折算到车轴上，其与竖直方向的载荷 N 成比例。若遇到路面凸起而阻力增加，则车速减小、撞木相对于车向前运动，即 θ 大于 0 。在最远点附近角速度较低， F 和 N 减小，阻力也将随之减少；此外，拉力 F 的水平分力有助于车体速度的恢复。撞木通过中心点向后摆动时将阻碍车体向前，但冲车应已通过凸起而向下运动，即悬挂撞木具有抹平扰动的功效。设车速 V =1 m/s 即 3.6 km/hr ，摆长 L =1 m ；若车因阻碍突然停止，则撞木可升高 5.1 cm ，最大摆角 β =18.4 o ，绳中拉力达到 mg cos β ，引起车体对地面的竖直压力减少了 0.099 mg ，并对车体产生水平拉力 0.299 mg ，效果显著。摆动周期为 2.0 s ，推车者有足够时间作出反应。冲车若停在泥土地面时间稍长，车轮就会因土体蠕变而陷入，加之轮轴等处静摩擦总是大于动摩擦，因而推车初始阻力较大。若启动困难，可先推撞木摆动，在其接近前方最高点时推车向前。与荡秋千类似，周期性地施加载荷引起共振，可以使撞木摆动的幅度逐步增大，所获得的速度总能大于士兵步行的推车速度。通过战前训练，确定撞木所能达到的最大振幅，在其从后方最高点向前摆动时推车向前，在最低点或稍过最低点发生撞击；如此操作，则撞击速度是摆动速度与推车速度之和，肯定优于撞木与车固定而整体撞击的效果。 2 大锤的软柄锤是敲打的用具，大小悬殊，种类繁多。此处单说大锤，用于石工的钎孔放炮和铁匠的锻打熟铁等。锤柄可用两三条竹片拼贴而成，但多是弹性很好的白蜡杆。软柄不震手且省力，这是使用者的经验之谈。不过，因出力与速度并不合拍，软柄大锤的挥甩也有顺逆之分，需得把握节奏才好，正如以弹性的扁担挑运只有熟练之后才能轻快而行。“十八磅的软柄大锤，非力大如牛的铁匠高手难以操控啊，可在少年的手里竟是那般轻松自如，仿佛是他身体的外延”，《生死疲劳》中这句话想来是莫言亲见之后的赞叹。 2.1 力学原理为理解软柄大锤的工作特性，将手柄的弹性特征假设为刚度 K 的悬臂梁或弹簧，以速度 V 牵引质量 m 的锤头加速，撞击固定物体。弹质系统的圆频率为 sqrt( K / m ). 若撞击时间恰巧在 T = π/ ω ，锤头速度将达到最大值 2 V ，即弹性软柄使撞击能量提高 4 倍；而撞击时软饼恢复原状，即处于松弛状态，人手所受撞击载荷的影响较小。牵引力的最大值与 K 相关；减小刚度 K 可减小出力，但延长加速时间和行程。参数 T 即自由振动的半周期可作为大锤的特征时间。锤头速度在峰值附近变化较缓，在 (0.86 ~ 1.14) T 之间即在近 30% 的范围内，锤头撞击速度都大于 1.90 V 。只要锤头质量与软柄尺度协调，完全可以将软柄的弹性变形能用于撞击。 2.2 白蜡杆的性能白蜡树，别名青榔木、白荆树，繁殖便利、生长快速，河南宁陵等地有规模种植，其树杆具有极好的柔性而得到广泛使用。下面对笔者所购白蜡杆及 8 磅大锤的力学特征略作说明。锤柄悬臂长 1 m 时， 3.6 kg 锤头下沉 11 cm ，刚度 K =320 N/ m ，计算频率为 9.4/s ，与自由振动周期 0.6 s 大致相符，相应的动刚度 K d =395 N/ m ，动态杨氏模量 E d =3.3 GPa 。直径 30 mm 、长 1 m 的白蜡杆质量约 0.6 kg ，影响较小，没有参与计算。长 1 m 、直径 3 cm 的白蜡杆竖直向下驱动锤头水平匀速运动，锤头重 3.2 kg, 则在最佳时间 0.3 s 时撞击速度可以达到牵引速度的两倍；若是 18 磅大锤，则最佳时间为 0.45 s 。当然，实际牵引并不是匀速状态，最初也有加速过程，而弹性变形延缓锤头加速、降低瞬间出力，可使牵引速度易于增加。牵引速度恒定值 V ，锤头在达到该速度之前软柄弹性变形储存能量；其后变形恢复释放能量使锤头进一步加速。锤头很重而锤柄较轻，依打击中心所确定的锤柄长度较短，并不能适用于大锤；而白蜡杆的柔性能够消除冲击载荷。 2.3 抡锤过程分析如果敲砸地面，锤柄也就较长，通常都是双手分开握柄，往复地高举低砸；若空间许可，多侧身转体从身后举起大锤。上举初期锤柄的弹性变形可以延缓锤头升高和速度增加，减小出力而避免腰部肌肉劳损；而接近最高点时势能不再增加，挥臂速度降低，锤头惯性可使软柄向人体背后弯曲，储蓄动能；人只要手握锤柄竖直向上，软柄弯曲、锤头势能降低同样也转换为弹性势能。人挥柄向前、向下，锤头重力势能以及锤柄弹性势能将转换为锤头的动能。锤头撞击钢钎的反冲力为锤头升高以及锤柄弹性变形所吸收，减少了手掌受震；而锤柄变形也有利于手臂运动的换向。另一方面，假如锤柄完全刚性，则上挥初期速度受制，且容易用出力过猛而受伤；而举起大锤之后若不能准确控制减速过程，又将浪费能量，且引起挥锤者站立不稳。若空间狭小，打钎锤铁时只能往复地高举低砸；不过，只要空间许可，大锤都是抡圆了：双手相并抓住锤柄尾端，侧身将大锤由下方向后甩起，上举过头顶，再转身挥臂下砸；借着锤头的回弹而转身，再加速下摆大锤以积蓄能量而上举。软柄的弹性变形可以协调手臂的挥舞与锤头的运动，连绵不断地抡砸固定位置的钎头。 “ 红旗渠的故事 ” 22 分钟处有如此抡锤砸钎的视频。此时锤柄通常较短，约为 65 cm ，而悬臂梁刚度与臂长 3 次方相关，依前述数据，则白蜡杆刚度增大为 1438 N/m ；若大锤为 18 磅即 8 kg ，则有 ω =13.4/s ，特征时间为 T = 0.23 s 。抡圆锤头从最高点砸到钢钎的距离约为 2 m ，该距离自由落体的时间为 0.63 s ；实际砸锤时间因人而异，可估计为 0.3 s 以内，与大锤特征时间 T 相符。当然，抡锤者会依据自身力量调整握手位置，以改变锤柄长度使之“顺手”；抡锤初期也是逐步提速以确认最佳速度——省力而不震手。 3 讨论冲车柔性牵引撞木，因其可以自由摆动而减轻地面不平对推车的影响，类似于减振；周期性地施加载荷使撞木摆幅增大可得到更高撞击速度。若没有冲车则可用扁担、绳索合抬圆木撞击。调整步伐节奏，则撞击速度达到士兵行走速度和绳索摆动速度之和，且能避免反冲力对士兵的伤害。手柄材质及连接方式因用途和地域而各不相同。白蜡杆的几何尺度和变形特性恰好合用于大锤，柔顺地协调手臂与锤头的运动过程，积蓄力量而用于一刹——砸铁破石。上天造物，刚柔并济，真是尽善尽美啊。不过，破土农具如镢头、钉耙和铁塔，都是用刚度较高的硬木或竹杆作柄。土体硬度不同，破土时间不等，前述手柄弹性变形似不易应用；而破土过程使手柄的速度逐步降低，不会产生显著反震而伤手。此外，破土用具关键是刃口，重量相对较轻而不存在上举的困难，不必选用软柄。扁担挑运综合运用了上述两种形式的柔性牵引。人走动时双脚轮替着地而具有速度脉动，荷物因绳索的相应摆动在水平方向近乎匀速向前，减少了人体所作的无用功；而绳索对扁担作用力的周期变化引起扁担共振而得到放大，可使挑担者在肩部承载较小时迈步向前。扁担形状近似于等强度的悬臂梁，降低了刚度，使其振动频率与走动步伐协调。连枷的转轴亦可看作柔性牵引，手握摆杆周期性后拉、上举、前推和下扑，即可使敲板作圆周运动而进行农作物的脱粒。通常经人指点再略作练习，即可获得节奏感而有韵律地劳作，确保转轴端同时或略后于敲板前端到达地面。若将敲板横转而固定于摆杆端部即类似于翻耙，则结构简单，操作也更为便利。也许连枷的原始结构就是如此；不过，在上举和下扑转换时需略作停顿而不能连续作业，降低击打频率，人也易于疲劳；其敲板击打谷物的速度等同于摆杆端点的速度。真实连枷转轴的柔性牵引使敲板连续运动，其击打是自身旋转速度与摆杆端点牵引速度之和，前者在最高点并不为零，且下扑过程仍会增加，效率也就更高。参考文献 1 刘丽丽 , 李东平 . 振动力学课程教学改革与实践探讨 . 力学与实践 , 2014, 36(5): 667-669 2 孙机 . 古代城防二题 . 中国国家博物馆馆刊 , 2015, (10): 26-33 3 史党社 , 田静 . 中国古代之“冲”小考 . 考古与文物 , 2010, (4): 56-58 4 李斌 . 从尹湾《武库永始四年兵车器集簿》看汉代兵种构成 . 中国历史文物 , 2002, (5): 30-39 5 尤明庆 . 关于荡秋千力学原理的一个注记 . 力学与实践， 2010, 32(3): 136 6 尤明庆 . 关于扁担挑运力学原理的注记 . 力学与实践， 2011, 33(4): 87-89 7 刘艳萍，陈志林，张洋，等 . 白蜡条木材解剖性质及其变异的研究 . 南京林业大学学报， 2009, 33(4): 125-128 8 朱照宣，周起钊，殷金生 . 理论力学 ( 下 ). 北京：北京大学出版社， 1982. 58-59 9 人工天河 . http://www.iqiyi.com/jilupian/20111207/7faad8869ba4bef1.html 10 尤明庆 . 农具的手柄 . http://blog.sciencenet.cn/blog-275648-809399.html 11 周靖 . “一夜连枷响到明”打连枷的力学 . 力学与实践 , 2012, 34(6): 91-95 12 尤明庆 . 打连枷的动作说明 . 力学与实践， 2014, 36(1): 120-121 13 武际可 . 构件的连接 . http://blog.sciencenet.cn/blog-39472-1032941.html 尤明庆.柔性牵引杂谈.力学与实践, 2018, 40(2): 239-243 http://lxsj.cstam.org.cn/CN/article/downloadArticleFile.do?attachType=PDFid=146859 尤明庆 . 关于扁担挑运力学原理的注记 . 力学与实践 , 2011, 33(4): 87-89 http://lxsj.cstam.org.cn/CN/article/downloadArticleFile.do?attachType=PDFid=142544 尤明庆 . 打连枷的动作说明 . 力学与实践， 2014, 36(1): 120-121 http://blog.sciencenet.cn/blog-275648-809473.html 照片来自网络，不做商业运用。致谢拍摄者和被拍摄者。; 个人分类: 力学科普|10455 次阅读|20 个评论

小扁担: Huarong1940 2014-8-21 11:22; 九十年代末，在校家属院的路上，我遇见校计算机中心主任房WB老师，他对我说：“老张，我最近换房搬家，清理杂物时，发现你的一根小扁担，早都不用它了，物归原主，送还给你吧……” 房WB提到的这根扁担，由一根碗口粗的榆木树枝砍削而成，长度仅90厘米，比标准的扁担短得多，故称其“小”扁担。扁担钩是用4毫米的粗铁丝揻制的。许多年以前，为了往四层楼上挑水挑蜂窝煤，我专门制作了这一副颇为精致的小扁担。后来我家搬到另一座楼的一楼，再也用不着它，就把它留给原来的邻居房WB老师。从1973至1982的十年里，我住在老8号楼的顶层405室。那是一座简易楼，最顶层使用预制槽板盖顶，厚度不足2厘米而且无保温层，因此室内夏热冬寒。尤其在夏季，白天室内气温高达38℃，夜间外面气温下降，而室内仍高达37℃。热倒也罢了，更令人难熬的是缺水。那时，西安严重缺水，自来水压力不足，夏季经常断水，即使来水只能到达一楼。学校虽建了水塔，又修建了蓄水池，用水泵加压，皆因容量太小不能正常供水。在最缺水的日子里，只能在每日中午供水半小时。因此，各家准备下大大小小各种蓄水容器，单等午时三刻，只听得预先开启的水龙头发出一阵咳呛的响声，然后流出水来，于是大人小孩齐上阵，手忙脚乱地接水蓄水。虽然通知供水半小时，但随着楼层的升高，供水时间递减。我居住的8号楼四层，到了供水时刻，打开的水龙头嘶嘶之声干响，却滴水不出。 8号楼处于家属院地势最高处，四楼在中午集中供水时若上不来水，就意味着这炎夏期间彻底持续断水了。我们这一层的5家只剩一条路——到楼下的住户家里去取水。好在那年头还没有分户安装水表，实行按人头收水费。我决定每日午间到住在一楼的一位同事家取水。因为，一楼供水的时间最长且流量充足，他们在较短的时间内就蓄够了水，我赶在供水半小时的最后时刻去，也能接到水。当时，我校刚从北京迁出不久，几乎各家都有一只购自北京的白铁皮水桶（直径30厘米、高40厘米），用这铁桶装水，若只装九分满重约25公斤。于是乎，我这一层楼的各家都用铁皮水桶从楼下往楼上提水，只有我却发怵提水爬楼梯。我的胳膊力气小，提不动这一桶水，但是我肩膀能挑。与其扭着腰提一桶水每登一层还得放下喘息片刻，我宁愿挑两桶水一口气爬上四楼。因此，每到运水时刻，我就向隔壁的孙LT借用他家的那只铁桶，与自己的这只凑成一副挑子。挑水上楼后，将借来的桶（连其中的水）还给老孙。起初，老孙不好意思要那桶里的水。我据实禀告： “你根本不必客气，我家没有水缸，无处存留那多出来的一桶水。” 为了顺畅地挑水通过那十分狭窄楼梯，我专门制作了这根超短的小扁担。此后，也不必端蜂窝煤爬楼梯了，挑着蜂窝煤上楼既方便且效率更高。 1973年，我去大连出差。偶然发现一处搪瓷厂处理物资门市部，那里正在卖廉价的大搪瓷桶，它原来是给机关团体盛开水用的。我们一同出差的几位教师立即赶去，一人买了一个。这是一些残次品的桶胚，搪瓷挂得太薄或不匀，直径40厘米×高40厘米，靠近底部圆柱桶边有一个直径3厘米的圆孔。我把它拿回家后，买一个水龙头堵住那小圆孔，它便成为一个“自流”的超级小水缸，正好能装两桶水。从此，我每天挑两挑水，第一挑装满“水缸”，第二挑存留一桶。三桶水“足够”我三口之家一天之需了。我自小体格瘦弱，1962年大学毕业前检查身体，身高174厘米，体重只有48公斤。上中学时，我特别羡慕同桌的池SH。他个头虽没我高，却长得很结实，因从小劳动贴补家用，练就了挑担的本事。有一次，我们班去北郊鼓岭水库野炊，他挑着一担子的米、菜和锅碗瓢盆，随着担子上下颤悠的频率一路小跑，还能不停步地左右换肩……这幅画面深深地刻印在我的脑海里。对比起来深感惭愧，那时的我却是个肩不能挑手不能提的典型的“豆芽菜体格”。我的肩膀练成能挑担子，是在1964年。那年我被派去农村“搞四清”历时八个月。地点是京郊顺义县城关公社西丰乐生产队。除了与农民同吃同住同劳动，还得“学习老八路”，每天清晨给房东挑水。西丰乐村建在一个小岗子上，水井皆处于村外的坡下。从水井到我的住处是大约50米缓缓上坡的路程。我和谢ZC的房东是七口之家，一对中年贫农夫妇和2~14岁的五个儿女。他家的水缸能装6~7担水。这“四清”的八个月里，每天去村边的水井挑水把这个水缸装满，就成了我和老谢共同完成的任务。为此，每天早饭前，我都要出一身汗。练会挑水后还有一次更艰难的考验——暮春时节栽种白薯。西丰乐生产队有大片的坡地，这些坡地全部用来栽种白薯。栽种的步骤是：首先用拖拉机把坡地翻耕并豁成垄，然后人工在垄背上用小锄刨出一个个苗窝，每个苗窝里放一颗白薯秧苗，往每个苗窝浇水后，最后用周围的干土把秧苗根和湿土掩埋并压实。预先在坡下机井水渠能通达的地方挖一个临时蓄水坑（直径两米、深一米）。我承担的任务是从临时蓄水坑取水，然后挑水上坡，放下水挑子后，提着水桶给每个苗窝里浇些水。一天之内，得在临时蓄水坑和坡上栽苗地之间，头顶烈日往返几十至上百次。当年的白薯还没栽种完毕，我们这“四清工作队”就接到撤走的命令。我红肿着右肩返回了北京机械学院。经过月余，红肿渐消，右肩井处则长出了一个厚厚的肉垫——此后今生，挑担的本领长附于身。但是，能挑的仅仅是右肩，尤其自我不满意的是，没学会像老同学池SH那样途中换肩。 1971年初春，我作为“五七干校”的学员，来到米仓山之巅的打鹿池。一个伙房要供应一百多名师生的伙食。伙房的两位大师傅（曹、佟）需要帮厨的人手，领导决定派三名教师去帮厨，按月轮换。第一轮就派到我、张DS和苑LZ三人。机床实验室的实验员苑LZ心灵手巧，切菜手艺颇为了得，立即被主厨曹师傅指定为近身助理，主要工作是和师傅们一同切菜。我和张DS被分配做劈柴、挑水、烧火等粗活。张DS毕业于上海交通大学，与我同年被分配到北京机械学院，在同一个教研室。他身高一米八，但也是瘦弱无力，而且几乎没经历过体力劳动的磨练，根本不会挑水。我俩约定分工：他任烧火司令司掌柴灶；我当运水官专管挑水；劈柴则两人共同承担。这一来，我又与挑水结缘整整一个月。原垦殖场有一排八间朝南的平房，背靠着山坡，东西走向的峰梁与平房的相对高度约200米，这是南郑县与勉县之间的分水岭。八间房的最西头一间是伙房。从平房向西，一共有五道山谷，分别名为簸箕湾、一道弯、二道湾、三道湾和四道湾。我们的饮用水源位于簸箕湾底部，它是一个圆形蓄水池，直径3米，深2米。簸箕湾的流域面积不足0.3平方公里，这水池汇集了它的全部雨水。饮水池的南沿开了一个小豁口，让多余的水溢流到下游的小河沟，我们洗菜、众人洗漱洗衣都在那小河沟旁。簸箕湾是朝南的阳坡，上半部遍山长满荒草几乎没有树（可是，爬到山顶往北看，陡峭的阴坡却是密集的森林。想必在许多年代之前，这阳坡也像阴坡那样，有过茂密的大树，但经历长年岁月已被砍伐殆尽），在簸箕湾沟底则长满了两米多高的灌木，依赖它们涵养水分，沟底流淌着一道涓涓细流，供给着我们的生活用水。但是，为我们蓄水的簸箕湾流域面积太有限，如果打鹿池有十天不下雨，我们的蓄水池就不再溢流。一旦无雨超过半个月，从蓄水池舀出的水就有一股鱼腥味，那时就得去一百多米之外取水了，那是打鹿池盆地中央，有一条小溪，作为嘉陵江支流的源头，常年流水不断。好在打鹿池经常阴雨连绵，十天以上不下雨的情形极少。厨房的水缸是一个木板箍成的大桶，直径和高皆一米，大约可蓄水13~14担。厨房到簸箕湾蓄水池的距离约20米。平时，我总是让水缸里的水保持在七与十分之间，每次仅挑水三、四担，不至于太劳累。通常，张DS伺候灶火时，我就去挑水添满水缸。每天晚饭后天已擦黑，为把水缸盛满，我挑水，张DS总是提着马灯一路为我照亮。帮厨第一周的周末，曹师傅吩咐，今天晚饭后必须清洗水缸。当天下午，我就不再给水缸添水。利用缸底的剩水，我和张DS摸着黑用炊帚洗刷桶帮和桶底，然后把脏水舀出倒掉，再注入少许清水洗两遍。曹师傅还曾叮嘱，最后要用干净的抹布把桶底擦净。于是张DS把肚皮挂在桶沿，俯身进桶擦桶底，我则高举着马灯为他照明……“啊呀！”张DS大喊着直身后仰、抹布向上一甩差一点打落我手上的马灯。 “一只大……老鼠！”他瞪大着双眼，惊惶地对我叫道。我把马灯递给他，说：“你来举灯照亮，让我来处理。” 定睛一瞧，水缸底躺着一只死老鼠，淹死不知多久了，被泡胀得硕大无比。平时见个虫子都害怕的张DS确实被吓得不轻。我用火钳把死鼠夹出，又挑了一担水把水缸再清洗一番。虽然天色漆黑，还要连夜挑水，幸亏苑LZ挑水的功夫尚可，来替我分担。水缸注满之后，我们赶紧去向曹师傅报告“水缸死鼠”事件。曹师傅说：“没什么好大惊小怪的，刚上山那会儿，还有过老鼠掉进大锅淹死在蒸锅水里……咱们的水缸原来就没有缸盖，用几块木板拼着凑合，往后离开厨房之前都要仔仔细细盖好大锅和水缸。那只死老鼠扔哪儿了？立马悄悄地捡回来，去后山坡寻个地方把它深埋了。还得记住，哥儿几个都把嘴巴闭严实了，千万莫把此事传扬出去，别让大家伙儿倒了胃口吃不下饭！” 1982年初夏，我作为外派访问学者，出国前治装，在北京王府井百货大楼顶层定做西服。试穿时发现我右肩比左肩低一厘米多，裁缝师傅为此在上衣右侧多加了一个棉垫肩。之后，同亲友们讨论，为什么我的双肩会左高右低？最佳答案还是我自己悟出来的——这是我屡经劳动锻炼，用右肩挑担子的额外收获。若不算肩上磨出的肉垫，右肩要低得更多！直到最近，我拍了一张胸椎的X射线照片。从背后看，脊柱有一个不大的C形侧弯，终于寻获了我右肩较低的病理原因。怨，只怨当年自己学艺不精，没能练就挑担换肩的本领。华容写于2014年8月15日; 5615 次阅读|0 个评论

扁担挑运的力学原理: 热度 3 youmingqing 2013-11-30 09:07; 扁担是常见的运输工具。与双手提运相比，扁担挑运避免了手臂及肘肩关节的承载，效率较高；与双肩背负相比，扁担挑运使身体处于直立状态，且双肩可交替承载以降低肌肉疲劳；除非行走于坡路和台阶，物品通常以较长的绳索悬挂于扁担两端，挑运者可便利地搁置荷物而休息。人双脚交替向前，肩部高低变化可以激励扁担作为悬臂梁牵引荷物上下振动；而行走速度的脉动可以引起悬挂于扁担两端的荷物前后摆动，绳索对扁担的水作用力和竖直作用力均周期变化，后者可引起扁担振动而得到放大。合适的扁担可以使挑担者在肩部承载较小时迈步向前。会挑担的人起肩时常有意识地对扁担初始激振，确认扁担的固有频率，随节奏而迈步。因使用场合不同，扁担具有多种形式。若担物行走于坡路或台阶，只能使用较短的绳索悬挂荷物，乃至直接将荷物捆绑在扁担的端部；而为了避免行走速度不均引起的不规则振动，需要增加扁担的刚性，如重庆的“棒棒”就使用抗弯能力较好的竹杠。即使平路担物，扁担的优良特性也需要担物者充分练习才能实现。行走速度的不均匀必然引起荷物前后摆动，两侧绳索内载荷若不能同步变化，将引起扁担的不平衡。不会挑担的人多是用双手在肩部前方握紧扁担，施加托力或压力；而托力或压力总是滞后和超调的，势必引起扁担以肩部为支点转动；加之扁担对人是偏心加载，走动之中又会产生左右晃动。荷物的前后摆动，扁担的上下转动，人体的左右晃动，三动齐来，全无规则，只能叹息一声，停步歇担；其后会抓紧悬绳乃至缩短悬绳直接拉住荷物，以阻止其大幅度摆动；这将引起手臂以及肩肘关节的疲劳；最后扁担还会转动，双手只能再次去辅助支承扁担。当然，只要坚持，终有一天能够将右侧手腕轻松地搁在扁担上，左侧手臂自由地甩动，轻快地迈步向前。具体力学分析请参阅全文：尤明庆. 关于扁担挑运力学原理的注记 . 力学与实践，2011, 33(4)：87-89; 个人分类: 力学科普|13117 次阅读|8 个评论

一根扁担两条绳: 热度 2 mqr 2013-11-27 15:33; 一根扁担两条绳 1965 年春，一声令下，福建省地质局三零五地质队各野外作业单位，全被奉调回到龙岩大队部，一个任务，停产搞社会主义教育运动。领导干部要洗澡下楼，老百姓要自我革命。情况是领导干部经过一、二次检查，也就通过了；广大工人群众在会上自我说一说，那思想自然是干干净净了。这知识分子则不然，全队十三位大学生，单独组成一个组，因为知识分子“思想复杂”，所以检查一遍又一遍，过不了关，人人自危。但最后也不得不通过，否则工作组在面子上也过不去。都通过了，也是工作组的成绩。运动一直坚持到上秋，经过“自我革命”，知识分子的小资产阶级意识被“一扫而光”，人人“精神焕发”“干劲倍增”“革命激情高涨”，每个人都有使不完的力量。具体表现就是要夺取1965年革命生产的双胜利。按省局的战略部署，把三零五队分为两个队，即三零五队和三零二队，我在三零二队。上秋出队还是地质队有史以来的第一次。经三零二队领导研究，现在每个人思想境界和革命干劲儿都这么高，不能“辜负了”广大群众的一片心。决定这次出队，除出队时长途搬运用汽车外，工作中的“点儿”间搬家，凡个人所带行李、物品……一律不再顾挑夫或顾车运送，要发扬革命精神，全由自己挑，因此每人发了一根扁担、一个垫肩和两条绳儿。每个技术人员，心中都犯着嘀咕，有几个人挑过担？“拥护这个决定”喊在嘴上，没喊出的则是那个“愁”字。因此大量精减自己所带的东西，过去所带的书箱完全被精减了，书也不带了，洗脸盆不带了，清一色换成了铝桶（一是轻，二是可以多用），除必带的被褥、换洗衣服、劳保用品（行李布、雨衣、雨伞、水靴、登山鞋……）、工作用品（背包、铁锤、水壶、饭盒……）、生活用品外，其它全免。减成这样每个人最少也还能有八、九十斤的分量，每次搬迁，挑上个十里二十里山路能不愁人吗？干部、工人则不然，他们自己的东西完全有条件混在公家的东西里，顾车或顾挑夫运送，“一根扁担两条绳儿”对他们也只能是个样子而已。苦就苦了知识分子。挑夫可以挑三百斤，而我们一百斤也挑不了。挑夫挑东西是用双肩，他们每个人都有一根磨得油光发亮的支棍，一头带一个小叉，另一头带一个疙瘩，挑东西时把这根棍子从肩的一侧伸进另一侧的扁担下，就变成了双肩挑，省了不少力气。休息时他们担子不下肩，只是调整一下扁担位置，把棍子直立，用叉叉住扁担，减轻了对肩膀的压力，有疙瘩的那头着地，不使棍子扎进土里。我们则相反，不用说双肩，就是单肩，这个扁担在肩上也掌握不住，由于压的疼，不断在肩上更换扁担的位置，特别是山坡陡的地方，那真是寸步难行。由于“革命化”的结果，严重地影响了正常地质工作的开展，工作中遇到问题，没有任何资料可查。过去搬家都是顾人运东西，技术人员跑路线。这下技术人员自己挑东西，搬完家后，则要回过头重新跑路线……费工费时，延误了工期。虽然如此，大家的“革命干劲”仍然得到了大张旗鼓的宣传。在革命化的高潮中我们在野外迎到了1966年，不久文化大革命就开始了，很快运动便发展到全面停产，我们的“一根扁担两条绳儿”才算完成了它的历史使命。; 个人分类: 闽山闽水|3595 次阅读|5 个评论

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