物理:佛塔為何千年不倒?
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題目1:嘗試提一個有趣的物理學問題,并記錄下你尋找答案的過程。
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提起意大利你會想到什么?比薩斜塔肯定是很多人的答案,但很少有人知道南京有一座比大名鼎鼎的比薩斜塔還斜的佛塔。
這座南宋古塔位于南京遠郊方山定林寺。據(jù)說定林寺始建于南朝,曾是禪宗圣地。南宋乾道年間(1165—1173),高僧善鑒移址于方山重建定林寺,同時建定林寺塔。千百年來,方山定林寺幾經(jīng)毀建,所幸古塔一直尚存。定林寺塔因年久失修,腰檐、塔頂及塔剎已毀,塔身向北傾斜7.59度,塔頂偏離塔基中心1.6米,岌岌可危,距離8度的“死亡線”只有一步之遙。2003年,相關部門對定林寺塔進行了搶救“糾偏”加固,把斜度從7.59度拉回至5.25度。即便如此,還是超過聞名于世的意大利比薩斜塔,堪稱“世界第一斜塔”。
聽了這些,你有興趣嗎?
反正我沒有多大興趣。我對爸爸說,暑假沒有旅游也完整,求你千萬不要再帶我去這些歷史悠久、內(nèi)涵豐富的景點了。去了不好好了解文化,浪費,你心累,我對那些灌輸更心累,這是何必呢?
他反問我,你覺得怎樣才能讓你愿意去呢?
我不情愿地開始絞盡腦汁地想,最后獲得了兩個問題:1.定林寺斜塔為什么名氣沒有比薩斜塔大?2.佛塔為何千年不倒?
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我必須承認,這兩個問題的答案是我爸爸幫我一起查找資料并討論修訂的。
先說說名氣的問題。1590年伽利略在比薩斜塔做的自由落體實驗是名氣的重要加分項,此外還有意大利著名旅游城市和斜塔市中心位置的效應。
第二個問題,千年不倒主要得從建筑力學來考慮。方山是一座死火山,而塔修建在了火山滾巖上,隨著雨水沖刷,塔基松動,因此逐漸向北傾斜。傾斜并不一定會馬上倒塌,因為佛塔結(jié)構(gòu)緊密粘合,是一個整體,一定范圍內(nèi)可以斜而不斷裂倒塌,這跟積木不一樣。地基會對建筑起拉力作用,佛塔的地基座大,只要佛塔的重心還在底部的支撐范圍內(nèi)就不會倒塌。
這是我們在網(wǎng)上找到的一張示意圖。
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什么意思呢?我是用積木、樂高玩具再加上想象,才讓自己明白的。積木比嵌在一起的樂高容易倒塌,大多數(shù)是在臨界點之前斷了。大的樂高嵌在板上,就像有根的大樹拉住它,能做出很多不規(guī)則歪斜的造型。比如下面大、基礎厚、上面小,就會穩(wěn)定很多,不易倒塌。如果底下歪了一點,可以在上面反方向傾斜調(diào)整,調(diào)整重心和力量的分布,做成整體相對對稱均勻的結(jié)構(gòu)。原來世界上真的有眼睛看不見但是又神奇地存在的東西,就像那個能感覺到但是摸不著看不見的重心、重垂線,等我上初中就能認識他們了。
忙活了大半天,我突然覺得整件事有點不對勁,爸爸他不簡單啊,我這沒去都成了深度游了。
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小作者自白:我們這個世界原來是多重的,有些東西看得見摸得著,有些東西用感覺才能抵達,比如爸爸的心機和物體重心重力?!wDY