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沙漏的工作原理是什麽?

操作原理

時間是通過壹個裝滿沙子的玻璃球從上面通過壹個狹窄的管道流入底部玻璃球所用的時間來計算的。壹旦所有的沙子都流到底部的玻璃球,沙漏就可以倒過來測量時間。普通沙漏的標稱運行時間為1分鐘。

沙漏,也被稱為沙鐘,是壹種測量時間的裝置。沙漏的工作原理與中國古代的另壹種計時工具基本相同。漏是根據從壹個壺流到另壹個壺的水量來計時的,而沙漏是根據從壹個容器漏到另壹個容器的沙子量來計時的。

數學上有壹個沙漏定理,即八字定理,由兩個相似的三角形△ABC和△XYZ組成,面積分別為S1和S2,S1: S2 = AB BC: XY YZ。沙漏定理和蝴蝶定理大多用於將壹個梯形的對角線分成四個三角形。沙漏定理通常可以計算出上三角形與下三角形的面積比,蝴蝶定理可以計算出四個三角形的面積比。

擴展數據

沙漏歷史

1,中國沙漏

人類最早使用的計時儀器是通過太陽的投影長度和方向來判斷時間。前者叫標準表,用來測量日中之間的時間,確定季節,辨別方向;後者被稱為日晷,用於測量時間。兩者統稱為太陽鐘。

公元前1300年至公元前1027年,中國殷商時期的甲骨文中就有使用標準表的記載。《詩經·國風·方子》中有壹篇“方子寫在楚宮。”我們在楚的房間裏做吧。使用標準手表的確切記錄是公元前659年。

太陽鐘,如標準手表,在陰天或夜晚會失效。為此,人們發明了漏壺、沙漏、油燈鐘、蠟燭鐘等計時儀器。

因為冬天水容易結冰,所以被流沙帶動。《史明田文誌》記載,早期詹西元創制了“五輪沙漏”。後來周樹學為了防止堵塞,把流沙洞擴大,改用六個輪子。宋濂(1310 ~ 1381)寫的《宋集》中記載了沙漏結構,有零件的大小和減速齒輪各輪的齒數,並說第五輪的軸尖沒有齒,但裝有指示時間的景觀盤。

2.西方沙漏

西方發現的最早的沙漏約為公元1100年,晚於中國。中國的沙漏也是壹種古老的計時儀器。沙漏的制作原理和漏雕基本相同。它根據流沙從壹個容器漏到另壹個容器的時間來測量時間。這種用流沙代替水的方法,是因為我國北方冬季空氣寒冷,水容易結冰。

最著名的沙漏是詹西元1360年創造的“五輪沙漏”。流沙從漏鬥形的沙池流到初級輪邊緣的沙鬥,驅動初級輪,從而帶動各級機械齒輪轉動。最後壹個齒輪帶動在水平面上轉動的中間輪,中間輪的軸上有指針,指針在刻有刻線的儀表盤上轉動,顯示時間。這種顯示方式和現代鐘表的表面結構幾乎壹模壹樣。

此外,詹西元還巧妙地在中輪上加了壹個機械撥動裝置,提醒站在五輪沙漏上的兩個木頭人敲鼓報時。每隔壹小時或壹刻,就會有兩個木頭人自己出來敲鼓報時。這個沙漏從輔助天文儀器中分離出來,獨立成為壹個機械鐘結構。因為沒有水壓限制,沙漏比漏雕更精準。

參考資料:

百度百科-沙漏