中國拱橋的力學 不用釘子也能負荷十倍負重

2018.08.19 03:38PM
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釘子易生鏽、鬆動,維修成本高,使用力學結構竟然可以直接依靠木頭搭建超強結構。

說到力學,這個結構則是運用了拱形本身具有的上推力量,來承受人體的重力,同時也具有美學作用。但必須精確計算木材間的接合,來造成上述的推力,一旦計算錯誤,不但無法承重,整個結構更會解體。

拱形結構的圓心在結構下方,因而向心力方向向下,這樣就使得自身重力mg與支撐力N1的合力向下,即支撐力小于重力,也就是拱形結構耐重。F=Mg-N1,所以 N1=Mg-F。凹形結構的圓心在橋上方,因而向心力F就向上,這就使重力Mg與支持撐力N2的合力向上,即支撐力大于重力。

拱形是一種很特別的結構,它可以將拱頂所負載的重量,傳遞到兩側;以拱橋為例,用來做橋的石材,本身是很重的,但是這個重量會被分散到兩邊的拱柱,因此,拱形特別的耐重、堅固,難怪建築師們喜歡把拱形用在橋樑、拱門或大型建築的屋頂上。

近日在抖音上的一個影片,連榫接都沒做,透過拱橋的力學原理,就搭起了承受一個成年男子和一張椅子的重量,而且相當穩:

是不是很神奇,除了拱橋的力學外,讓我們再多學一些關於榫的知識:

榫卯,被稱為「歎為觀止」的祖先智慧,是傳統木藝的靈魂,誕生在7000多年前的河姆渡新石器時代。在古代,曾出現過很多採用榫卯結構建造而歷經千年不倒的建築傳奇。這項獨特的工藝創造,榫卯結構也蘊含了古人的哲學智慧。

榫,剡木入竅也。俗謂之榫頭。亦作筍頭。榫卯(sǔn mǎo)是在兩個木構件上所採用的一種凹凸結合的連接方式。凸出部分叫榫(或榫頭);凹進部分叫卯(或榫眼、榫槽)這是古代中國建築、家具及其它木製器械的主要結構方式。

榫卯結構極其複雜,往往凝聚著木匠的奇思妙想及獨具匠心。榫卯結構工藝之精確,扣合之嚴密,間不容髮,有天衣無縫之感。

榫卯結構影響深遠,至今古典紅木家具中依然發揮著不可替代的作用。棄用其他任何非木質材料,能工巧匠們利用各種木聯結來解決拼接、定向、移動、旋轉等結構。其巧妙的力學原理運用和結構學知識的駕馭令人驚嘆!

豎向和橫向結構相互搭接,採用的是木楯銜接工法。

在現代化發展中,丟失了很多寶貴的傳統工藝。對傳統工藝最好的保護,並不是把它劃歸到非物質文化遺產,而是讓它融入我們的生活中。

66 則回應

  • 用木材砌一棟大樓看看啊
    2018-08-26
  • 標題也太瞎了..
    2018-08-21
  • 只怕向上的力量
    2018-08-21
  • 中國拱橋的力學,不是中國力學。只是說明中國以前在建造拱橋時使用了同樣的科學原理,沒有把力學歸納為中國獨有。
    2018-08-21
  • 10倍重已經不符合現代結構所需了,現在都要追求蜘蛛絲或螞蟻那種可舉起體重400倍和拖動1700倍的能耐。
    2018-08-20
  • 達文西拱橋
    2018-08-20
  • 難過都用豆腐渣就能蓋了,厲害
    2018-08-20
  • 支撐力大於重力? 這是飛機逆? 合力向上? 向心力?? 不會就不要瞎寫好ㄇ...
    2018-08-20
  • Liang Chi Guo
    2018-08-19
  • 哎,没想到留言的各位知识面这么狭窄,中国木拱桥建造技艺是人类非物质文化遗产项目,多读书才会比较有用
    2018-08-19
    • 好可憐連文章都讀不清楚,不愧是在牆內被洗腦的而不知腦為何物的chi-na
      2018-08-22
    • 还真是台湾井蛙,能上脸书就很有知识?我只看到脸书很多井蛙而已。
      2018-08-20
    • 等臉書和其他社群軟體能正常在台灣中國使用再來說吧!
      2018-08-20
    • 您是30年前讀的歷史吧?
      當時中國還不懂什麼叫國際呢
      課本當然是寫中國第一囉😉
      2018-08-20
    • 誕生在7000多年前的河姆渡新石器時代
      2018-08-20
  • 只有中國拱橋才能負荷10倍重,其他的拱橋都是一碰就碎一碰就垮,支或最贏!!
    2018-08-19
  • 如果材料是易碎物做的 還有相同能力嗎
    2018-08-19
  • 雷氏
    2018-08-19
  • 現存最早的石拱橋是約公元前1300年前的邁錫尼文明的Arkadiko bridge[1] [2];最早並還在使用的石拱橋則是前850年的卡雷凡橋[3]。

    zh.wikipedia.org/wiki/%E6%8B%B1%E6%A1%A5
    2018-08-19
    • Laurent Lu 趙州橋又名安濟橋,是位於中國河北省趙縣城南五里洨河上的一座石拱橋,當地人稱之為「大石橋」,以區別於附近的另一座「小石橋」。一般認為,該橋始建於隋朝,設計者是隋代傑出的工匠李春[1],建造於大業六年(610年),唐宋明清各代均曾有過整修。至晚清時橋體已損毀嚴重,1952年至1956年對橋進行了富有爭議的大修,顯著改變了大橋的外形與施工工藝,作為古橋已名存實亡。但安濟橋仍被視為目前世界上最古老、完好的大跨度單孔敞肩坦弧石拱橋。
      2018-08-20
    • 都不是中國的,哈哈
      2018-08-20
  • 這跟釘子沒關係啊,釘子本來就不是拿來承受重量的...
    2018-08-19
  • 看材料的質地吧~
    2018-08-19
  • 豆腐渣工程是世界奇觀
    2018-08-19
  • 估計體重+椅子約70KG, 分解力學結構大約如下;
    1. 椅腳垂直重力分散, 每隻約17.5Kg
    2. 四根橫架分散12點, 每點受力為5.83Kg
    3. 左右共六根方木條, 承受總合力約為11.6Kg
    4. 六根方木條力學分量, 照片木條長度比= 開根號(1.14^2+2.41^2) = 2.66
    5. 方木條與地面夾角 TAN^-1(1.14/2.41) => 約為25.3度
    6. 最後在依上可算出方木條的水平分力和垂直分力
    看不懂的, 別告訴人, 你是高中大學畢業喔!
    2018-08-19
    • 笑死說的好像一定要懂似的,有本事所謂國高中乃至大學你全科都滿分😂
      2018-08-22
    • 現在當然容易,但發明這方式的時代力學演進到這程度就很厲害了,知識是一直疊加的。
      2018-08-20
    • 術業有專攻…
      2018-08-20
    • 重修國中高中三角函數
      2018-08-20
    • 呃 我看不懂 我大學畢業的
      2018-08-20
  • 黑心木頭會先斷吧
    2018-08-19
  • 能負荷十倍負重!!!怕就怕遇上屁孩的重力加速度~~~
    2018-08-19
  • 癮科技自己歪樓
    2018-08-19
  • 拱橋就拱橋,力學就力學,哪來的中國拱橋力學,難道英國的拱橋靠得是食品學?
    2018-08-19
    • 一堆逢中必反看了就恶心
      2018-08-21
    • 所以說沒文化真的很恐怖啊
      反正立場跟我一樣的人講的話只要好像有點道理
      我就當它是真理到處戰人

      都不用動腦思考呢 真棒

      這種不查證就以為自己是對的還大肆宣傳
      台灣15年前短射之亂就已經玩過囉
      2018-08-21
    • KimHiok Hau
      是不是想講篆書阿~~

      其實作為部首使用跟作為字使用是兩回事喔
      阝字出現也很早
      但他有當字用過嗎?
      信那種穿鑿附會言論又不自己思考可能性
      還出來大肆宣傳真的是很井蛙呢^_^
      2018-08-21
    • 找一下達文西拱橋 還可以少一根棍子 中國人 老再搞一些 因為自卑爾自大的阿q心態
      2018-08-21
    • 歐陽曉風 拎北丟系拎北啦 很純吧
      2018-08-21
    • 宋哲倫 请问厂和广字是你所谓的残体字吗?
      2018-08-20
    • 张立川 原來達文西也是中國人
      2018-08-20
    • 賓拉登跟希特勒也都是中國人喔,哈哈
      2018-08-20
    • 歐陽曉風 對吼,我也很想知道純新加坡文字是什麼🇸🇬?這裡有新加坡人嗎?寫幾個字來看看
      2018-08-20
    • 目前已知最早使用拱橋是邁錫尼文化
      現存最古老拱橋是卡雷凡橋
      原來邁錫尼人和土耳其人都是出自中國

      真是上了一課呢
      2018-08-20
    • 我想問問樓上的幾位學長,純台灣文字是什麼?
      寫幾個字來看看
      2018-08-20
    • 裡面有一段話:榫卯,被稱為「歎為觀止」的祖先智慧,是傳統木藝的靈魂,誕生在7000多年前的河姆渡新石器時代
      2018-08-20
    • 张立川 白癡😂😂😂
      2018-08-19
    • Lu Hua 出來聊聊習近平大撒幣及一家人都拿綠卡,還有六四天安門,當然更不能忘了維尼
      2018-08-19
    • 因為拍片的是中國人所以變中國拱橋??
      那義大利人來拍片示範水道拱橋會下『義大利拱橋的力學』嗎XD
      2018-08-19
    • 現存最早的石拱橋是約公元前1300年前的邁錫尼文明的Arkadiko bridge[1] [2];最早並還在使用的石拱橋則是前850年的卡雷凡橋[3]。

      zh.wikipedia.org/wiki/%E6%8B%B1%E6%A1%A5
      2018-08-19
    • Lu Hua 終於找到同好了,你果然也認同習近平是大撒幣😂
      改天再來一起討論64天安門事件🧐
      2018-08-19
    • 逢中必反日常
      2018-08-19
    • 宋哲倫 赶紧去写甲骨文
      2018-08-19
    • 要講忘本 那大家都是非洲人
      2018-08-19
    • 张立川 唯一確定不用再去驗的共同的祖先是非洲人是常識
      2018-08-19
    • 张立川 還在寫殘體字,也太忘本了吧
      2018-08-19
    • 應該說是不知道哪個古代民族的發明 被硬拉寫進中國史 然後就說是中國發明了 呵呵 反正不論是打輸被統治或是自己投降 反正說對方是中國人 我們就沒有滅國
      2018-08-19
    • 台湾小朋友忘本了吧,好好去了解下这种拱桥结构,是你我共同的中国祖先伟大的工程创造
      2018-08-19
  • 難怪中國人現在還是不用釘子
    2018-08-19
    • 中國的釘子都去當釘子戶了
      2018-08-19
  • 又是抖陰
    2018-08-19
  • 這個缺點是不能從上面提XD
    2018-08-19