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软蒲的石碌碡 精选

已有 4838 次阅读 2014-4-7 11:07 |个人分类:力学科普|系统分类:科普集锦|关键词:蒲草,水,农具| 农具, 蒲草

蒲草为多年生草本植物,用于昔日农妇田间劳作之余的编席、做包和制扇。笔者故乡江苏所称碌碡(入声Luzhou)用于脱粒和软蒲;直径50 cm、长75 cm左右,侧面有深约3 cm的直槽,槽宽和间距相当,约为4 cm。其大小及棱条尺度,不仅满足软蒲的操控所需,减小滚动阻力,且与土基的强度协调。 

软蒲的石碌碡

1   蒲草为多年生草本植物,生于湖沼;叶长而细,可达两米以上;购回之后,先将其平铺在地上晒干,以便长期保存;然后将叶从秆上逐片剥下,理直分类;再用水湿润后以碌碡滚压,俗称软蒲,即可用于农妇田间劳作之余的编席、做包和制扇。这些都是30多年前的日用之物,售给供销合作社可得少许钱财,置换食盐、肥皂、火柴以及过节之糖烟酒等物。所购之物多是计划供应。

蒲叶脉管众多,干燥脱水之后可见明显的孔隙;而碾压以及拉伸(后述)可排除空气使纤维紧密接触而增加粘结力;也使蒲叶变薄,弯曲时外侧变形减小柔软平顺。又,蒲草应在枯萎之前即“有劲儿”时采割,以免强度丧失;蒲叶晒干之前不能碾压,否则细胞里水分被挤出,结构遭到破坏,降低强度,损坏品相;而碾压时又需以水湿润。水对植物纤维的强度、变形影响显著。

照片来自网络, 无商业运用, 谨此致谢。又,现在蒲草因经济价值提高,已在农田中规模种植。

2   碾压蒲叶使用碌碡,碌碡很重,不过70岁的农村奶奶竟也能操控自如。软蒲是个技术活儿。碌碡上开有直槽,人能够稳定站立,扶持、牵拉拴于房梁之长绳,便能使碌碡向前滚动,其间将双脚轮换向后上方移动以保持平衡,而将脚立于碌碡后侧即可停止。这与“狮子盘球”类似。因房间空间所限,碌碡只是在两三米范围内往复运动,滚动速度也就较低。

文前所示碌碡已闲置于巷头,两端没有轴孔,想是用于当年软蒲。直径 50 cm,长 75 cm,质量约350kg(已扣除棱槽处岩石);人质量为 50 kg,滚动阻力系数以棱条宽度的一半即2 cm计算,则维持碌碡向前滚动需要将人体重心置于顶点前 14 cm 处。这大致要求双脚轮换从圆心角30º移至75º(从水平线向上计量),相当于缓慢地逐级登踏10 cm左右的台阶。若碌碡直径45 cm,质量约290kg,驱动更为容易;不过,碌碡直径进一步减小,人不易站立其上;碌碡质量过小,稳定性降低,驱动反而困难。

3  若滚动阻力系数达到3 cm,则难以完全利用人体自重驱动碌碡,因而碌碡上棱条不能过宽。另一方面,软蒲在刚度较低的土面上进行,棱条也不能过窄,以免增大对地面的应力而破坏。以前述参数计算,宽4 cm的单一棱条支承碌碡时,平均接触应力为133 kPa(含软蒲者的重力),已经达到或超过土基的极限承载能力,碌碡滚动形成的动态载荷使地面逐步变形而呈波浪状。蒲叶在碾压过程中受到凸出土基的抻拉,且对其产生压力。该压力有利于维持地面的最终稳定。此外,软蒲过程中蒲叶位置需作数次调整,使得各处变形均匀。

假如碌碡是圆柱面,其接触地面的宽度大于4 cm,即超过一个棱条宽度。棱条支承可减小滚动阻力。碌碡停止时应为两个棱条支承,土的变形会使支承应力趋于均匀,即58 kPa。该值与粘土强度相当或略小。如果棱条宽度减小,碌碡将会因粘土流变而陷入地中。

4  人类为了更好地生活,发明了众多器物。中国古代一直缺少科学意义上的力学分析和机械设计,能工巧匠只是依赖师徒相授的规制以及经验、类推、比拟来工作;而社会实践在流淌的时间中择善而存。存在的总是合理,传承的都已优化。不过,以“拆(农家)院上楼”为标志的新农村建设以及工业经济的展开,农业正在急剧演变,传统农具也在快速消亡,正如生物灭绝一样。

1   尤明庆. 脱粒和软蒲的直棱碌碡. 力学与实践,2013, 35(6)110-112

2   尤明庆. 关于狮子盘球力学原理的注记. 大学物理,2010, 29(6)12-14.

 相关博文:狮子盘球http://blog.sciencenet.cn/blog-275648-753830.html

                 谷物脱粒的石碌碡http://blog.sciencenet.cn/blog-275648-782539.html



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