“曹冲称象”典故里,除了曹冲的办法,以当时的条件,你还有什么方法可以称大象的体重?
“曹冲称象”典故里,除了曹冲的办法,以当时的条件,你还有什么方法可以称大象的体重?
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不得不说,曹冲是真的聪明。在他那个时候,他想出的方法可以说是最简便最靠谱误差最小的了。
从现代人的角度来讲,我们可以有很多方法精确的来测量大象的体重,但是在古代限于科学技术的发展,直接测量大象质量是不可能的。
那么如果把我们放在曹冲当时的情境,我们能用一些什么办法呢?
由于没办法重现当时的情况,我们也无从得知当时他们是如何实际操作的,所以解决这个问题不能完全不考虑实际操作,也不能对实际操作过于深究。
所以我认为一个比较简单的方法就是利用杠杆了。
早在战国后期,墨家的著作《墨经》中就比较全面地阐述了杠杆的原理。书中讲述的内容既包括了等臂杠杆和不等臂杠杆,也包括了杠杆转动的原理。
我们今天就以等臂杠杆为例,来测量一下大象的重量。
首先,制作一个巨大的杠杆,一端放大象,一端准备装石子。
曹操当时占有中原,若是能搞到当时东北和朝鲜接壤处铁桦树那就最好了。铁桦树人称木王,它被据说是世界上最坚硬的木材,比金属还要硬一倍。
在古代,铁桦树经常被作为金属的替代品。如果能拿它来做一个杠杆,就有可能禁得住大象的重量。
我们把大象驱赶到杠杆一端,然后再在另外一端放上箩筐往里面装石子。在杠杆有大象的那一头恰好刚刚离地时将石子卸下。这时的石子重量就基本等于大象的重量。
这个办法道理很简单,就是利用杠杆平衡时,两端物体质量相等的原理。(和曹冲称象差不多)
因为在实际操作中很难做到两端平衡,所以在大象恰好被翘起时,可以认为石头的质量只比大象多一点,这个误差是可以忽略的。
这个方法有一定的优点。首先,他的原理简单,而且在那个年代就已经有了理论依据,在《墨经》中,对杠杆原理已经有了比较全面的讲解。
其次,对于曹操这种达官贵人来讲,进行制作杠杆之类的这些工作并不特别困难。
原料也好找,没有前文提到的铁桦树找其他木头就完了,实在不行找工匠制作金属比如钢制的杠杆。
但是硬币都有两面,有好处就有坏处。这个方法也有它的缺点,尤其是在古代,科技不发达,缺点就更加明显。
首先,这个方式来测大象体重,准备时间确实偏长了一点。能撑得住大象的杠杆不是说造不出来,但是需要花大量时间和精力。能撑得住大象的重量,这个杠杆的制作工艺也必将非常复杂。
其次,这个方法误差比较大。除了在添石头使杠杆平衡的时候存在可以忽略的人为误差以外,还有很多误差。
制作杠杆的材料,无论是用金属锻造还是使用木头,都不能保证杠杆的质量分布均匀。杠杆的转轴还有很大的摩擦力,即使是现代很多实验中,轴承的摩擦都无法忽略。
在古代还没有造出和现代轴承相媲美的转轴的情况下,这个摩擦力就会更加严重地影响大象体重的测量结果。
最后,大象的特殊习性。大象不像是狗,往哪牵就往哪上。大象对于站在狭窄的区域具有很大的抵触性。据我估计,在曹冲的办法里,让大象上船也肯定是费了一番功夫的。
中央电视台十套曾经有个节目就探讨过如何称量大象重量的这个问题。但是很可惜,在节目中使用了大量的现代科技和工艺来制作测量所使用的工具。
这令我们更加佩服古人的智慧,在当时科技不发达的条件下想出了简单易行的方式。
总而言之,曹冲确实很聪明。他小小年纪想出的办法从古代人的角度来讲几乎是无法超越的。
我们作为现代人,也只能将自己至于古代人的角度,头脑风暴一下,想出一些不知是否能真正执行的方法,自己笑一笑就好了。
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两年前的问题又拿出来了![呲牙]抱歉,我没有更好的办法,说实在话,曹冲的确聪明,我怀疑他读过阿基米德的书……[捂脸]
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曹冲想的办法是当时人们的条件所能做到,最省时,省力,最便捷的方法。一、木船那时是普遍使用的水上运输工具,不需要另行制造。二、人可以轻易地把大象从船上牵上、牵下。三、人可以轻松地往船上装卸石块(25一50公斤)。四、用杆称较容易地称出石头重量。以上这几条都是古代人民能做到的。
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曹冲生于公元196年,卒于208年。而赤壁之战发生在208年。
所以,曹冲称象之前,赤壁之战尚未发生,而孙刘联盟尚未结成。
因此,如果想称出大象的体重,可以采取下面的方法:
一、与孙权谈判,共同对抗蜀国;
二、打败蜀国,活捉刘备;
三、以刘备为要挟,让诸葛亮称大象。
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曹冲称象,称的可能不是大象,可能是半大象。
如果曹冲称的是大象,那么装象的船一定要足够大。否则,大象上船,船会翻。船太大了,画出的水线标记只要差一点,大象和石头的重量对比就会差很多。
以当时人们的能力,还可以用杠杆和称称出大象的重量。至于办法,脑补就可以了。
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可以用翘翘板的方法,一头放大象,一头放石头的方法,称大象体重。
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方法一,找一处松软平坦的地面,测量大象静止时的脚印深度及总面积。再找个木板往上堆石头直到木板下降深度达到脚印深度,称石头重量,按面积比例可以得到大象重量,这个方法精度跟曹冲的应该差不多,还不用那么大的船。
方法二,造大车装象,然后排士兵拉车,逐一增加人数直到拉动为止,换装石头,直到刚好拉动,称石头。这个误差就大了,而且不知道有没有上万斤的大车
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有是肯定有的,只不过按照实际情况来看,曹冲的方式最适用。
曹冲称象这个故事想必大家在小学课本上也都曾学过,这则故事是由西晋的史官陈寿左边写的有关于曹操史学资料中的一个小故事。
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故事讲的是在曹冲五六岁的时候就特别的聪慧,因此深得曹操的喜爱。有一次孙权给曹操送来了一只大象,但是曹操想要知道这只大象有多重。于是当时文武百官也就想尽办法来称这只大象的重量,但是大家想来想去也没有想出什么好的方法。而曹冲见状之后就来到曹操身边,在他的耳边给他悄悄说了一个方法。曹操听了之后大喜,便听从了曹冲用船称象的方法,而其他的官员见到之后,一个个称赞称奇。
《三国志》记载,冲曰:“置象于船上,而刻其水痕所至,称物以载之,则校可知矣。复称他物,则象重可知也”太祖悦,即施行焉。
那么以当时的条件来说,除了曹冲这个方法,还有没有其他方法来测出大象的重量呢?
其实曹冲称象实际上就是一个等量转换的原理。因为以当时的条件根本不可能造出一个能够称出大象重量的秤。就算能够造出来,大象作为一个庞然大物,也没有人能够提得起这个秤,而且大象也不可能老老实实地在秤上允许测出重量。
所以结合当时的条件来说,只能够按照曹冲的思路对于大象的体重进行等量转换之后才可以测出来,因此我们可以按照“天秤原理”。
其实在我国古代的时候就已经明白并且开始使用杠杆了,比如说秦朝的时候修筑城墙的时候,对于大型的石块都是通过杠杆支架的方式将石块给吊上去,只不过当时人们还并没有发现杠杆力臂和力的关系,只是明白使用杠杆可以“四两拨千斤”。
除此之外,在《墨子》一书之中也已经明确阐述到了等臂杠杆的关系(天平原理)。一根木头中间支起来,两端重量相同的时候,可以保持木头平衡。
所以以当时的条件也可以利用这个原理去称这个大象,不过其做法自然也就和曹冲相似。
——首先做一个足以装下大象并且可以将其稳定吊起来的牢笼。最重要的就是寻找制造一个等臂杠杆所使用的材料,以及确定杠杆的固定方式。因为古代的时候没有钢筋材料,铸铁技术也非常一般,所以制作天平的材料必须是木头。为了让支撑杆达到一定的强度,必须找那种多年的老树。
做好的天枰一端着大象,另外一端做成一个牢笼,不断的往里面放石头,等到两端平衡的时候,测一下石头的重量就可以测出大象的重量。其实也相当于是将大象的体重进行分解。从一定程度上来说,这个方法只是能够测出大象的大概体重,并不能够准确的计算出大象的重量。
不过结合当时的条件来说,也应算是比较准确而且合理的方法了。
除了以上这种大家比较认可的方法之外,曾经也有一些学者在中央电视台上对于曹冲称象进行了讨论,大家都在尝试着能不能想出除了曹冲之外的方法。当时这些专家们确实提出了很多的方法,不过很多都必须要结合现在的科技技术和认知才能实现。
比如曾有一个学者提出可以将大象放到一个水池里,然后慢慢的向水池放水,等到水刚好摸过大象的时候画还有一个线。然后再将大象取出来,看这水又下降了多少。
通过两次水线不同的差值来计算出大象的体积。然后再随意从大象身上砍掉一块肉,看一下这个单位重量的肉块会有多重,然后在乘以之前测算出的体积,算一下大象的重量。
但这种方法不仅已经违背了不伤害大象的这个原则,而且也不是很可靠,更是没有可行性。
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其表面上看起来确实是一个能够测出大象体重的方法,但是要知道大象身上每一块肉的密度是不同的,所以只是单一从某一块来计算,测出来的总体重量偏差肯定很大,而且最现实的一点,大象不可能老老实实的待在水中让你用水将其给淹住,也不可能老老实实的让你砍一块肉。
因此从笔者的个人观点来看,曹冲称象的方法已经是当时最为方便,而且效率最高的一种方法了。因为下面所讲的杠杆原理,确实能够测出大象的体重。但是制作一个天平杠杆自然需要消耗大量的人力物力,而且其安全性也是有待考证的。
最重要的一点是,在古代的时候,人们不懂得轮轴原理,如果在中间支撑的部位,完全靠木头与木头之间的摩擦,其误差是非常大的。
而且使用天平称大象的体重的一个前提条件就是天平支撑点两侧的木头也必须保证相同的长度和重量,结合当时的条件来看,这一点自然很难达到,因为一棵树从上到下的密度是不同的。
所以如果保持了天平两端长度相同,那么两端的重量肯定就不同,而当时人们又没有所谓的配重概念。如果要是刚好让两端平衡的话,那么长度肯定就不一样了。支撑点两端的力臂不相同,自然会出现倍数级的误差,所称出来的重量偏差可能要比实际值大很多。
而曹冲所想的将大象放到船里面则完全可以避免杠杆原理可能会遇到的问题,因为船是现成的,而且大象站在船中也会相对老实一点,所以在整个称重过程中也会相对的简单快捷一点。
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感觉曹冲的做法在当时是最简单易操作的。
我一时想不到同样简单易操作的方法,就点进来看了一下大家有什么想法,结果发现大家都是在扯淡。
期待有好的答案。
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网友解答:
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‘在曹冲生長的年代,曹冲的办法已经够先进了,误差也是最小的,除了曹冲的办法,象大象这类大型体重的确实没有更好的办法了。还不得不佩服曹冲的聪明才智。
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网友解答:
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”曹冲称象”典故里,除了曹冲的办法,也可以将船装水的办法更简单!
因为当时曹冲在船边刻下大象重量做记号,再用石块装至刻痕平,其石头的重量也就是大象的重量!
其实用现成的水一桶桶装止刻痕平,来计算大象的重量更简单,而且装卸也更方便!
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