杠杆是一种什么机械(「风物」辘轳和挑杆：中国人发明的省力提水工具)

Posted 2023-05-29

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杠杆是一种什么机械(「风物」辘轳和挑杆：中国人发明的省力提水工具)

文|宫玉河

有一年，我去山东省平原县张华镇韩庄走亲戚，午饭前，亲戚告诉我，村里有个挑杆井，想去看看不？我欣然前往。由此，我得以知晓，在辘轳之外，朴实而聪明的农民，还有另外一个省劲儿的提水工具呢。

下面我就把辘轳和挑杆这两种汲水工具告诉给你。

辘轳。汉族民间提水设施，流行于北方地区。由辘轳头、支架、井绳、水斗等部分构成。利用轮轴原理制成的井上汲水的起重装置。应该说，辘轳是绞车的一种类型。

辘轳有三只脚，三点购成平面。它稳妥地立在井口，为方便操作，闪出了最大活动空间。辘轳有脚也有头，叫辘轳头，是一块圆硬木，中有轴孔。穿在轴上，上绕绳索，绳头系水斗，辘轳头上嵌一摇把，算是它的胳膊，一般用杨柳木制，把歪，成一定角度。水斗为白柳条编制，遇水膨胀，有韧性，耐磨，耐磕碰，上有两三个环，与绳连接。

辘轳在春秋战国时代已用于从竖井中提升铜矿石。1974年在湖北铜绿山春秋战国古铜矿遗址发掘中发现木制辘轳轴两根，其中一根全长2500毫米，直径260毫米,经判定为用于提升铜矿石的起重辘轳的残件。起重辘轳的早期记载见于南朝宋刘义庆著《世说新语》。书中记述了三国魏明帝(227～239)在建筑凌霄观时，误将尚未题字的匾先钉在高处，“乃笼盛韦诞，辘轳长縆（geng，粗绳）引上”，使他能在离地25丈的匾上写字。

井辘轳应用的较早记载见于南唐李璟（916～961）《应天长》词：“柳堤芳草径，梦断辘轳金井。”元代王桢著《农书》（成书于1313年）和明代宋应星著《天工开物》(成书于1634年)都有井辘轳图。

《农书》还记述了一种复式辘轳：绕在轴筒上的绳子两端各系一个容器，“顺逆交转，所悬之器虚者下，盈者上，更相上下，次第不辍，见功甚速。”这就省去空容器的行程时间；同时，空容器的重量也起一定的平衡作用。

挑杆。古称桔槔[jié gāo]始见于《墨子·备城门》，作“颉皋”。是一种利用杠杆原理的取水机械。如下几条记载反映了春秋战国时使用桔槔的地区，主要是经济比较发达的鲁、卫、郑等国(今山东西南、河南北部、河北南部)。

《说苑·反质》记载郑国大夫邓析过卫国，见五位农夫“俱负缶而入井灌韭终日一区”。邓析下车为之教：“为机，重其后，轻其前，命曰桥。终日溉韭百区不倦。”但卫国人说，并不是不知道有这种机械，而是“有机之巧，必有机之败”，所以不用之。这里邓析对桔槔的结陶和工作效率有较全面的描述。

孔子弟子子贡南游楚国，过汉阴，见一丈人抱瓮入井出灌，也向前介绍桔槔：“有械于此，一日浸百畦，用力甚寡而见功多，夫子不欲乎?为圃者仰而视之曰：奈何?曰：凿木为机，后重前轻，挈水若抽，数如沃汤，其名为槔。”

鲁国的太师金借桔槔阐发为人之道。其中对桔槔的概括：“独不见桔槔乎?引之则俯，舍之则仰。”

机械原理。桔槔的结构，相当于一个普通的杠杆。在其横长杆的中间由竖木支撑或悬吊起来，横杆的一端用一根直杆与汲器相连，另一端绑上或悬上一块重石头。当不汲水时，石头位置较低(位能亦小)；当要汲水时，人则用力将直杆与汲器往下压，与此同时．另一端石头的位置则上升(位能增加)。当汲器汲满后，就让另一端石头下降，石头原来所储存的位能因而转化：通过杠杆作用，就可能将汲器提升。这样，汲水过程的主要用力方向是向下。由于向下用力可以借助人的体重，因而绐人以轻松的感觉，也就大大减少了人们提水的疲劳程度。这种提水工具，是中国古代社会的一种主要灌溉机械。

关于桔槔的早期记载见于战国时代庄周著《庄子》卷五《天运篇》中颜渊（公元前521～前490）与师金的一段对话：“且子独不见夫桔槔者乎？引之则俯，舍之则仰。”早期的桔槔图见于山东嘉祥县汉武梁祠画象石(刻于147年)。

明代宋应星著《天工开物》(成书于1634年)有桔槔图，用坠石作为平衡重。

桔槔早在春秋时期就已相当普遍，而且延续了几千年，是中国农村历代通用的旧式提水器具。这种简单的汲水工具虽简单，但它使劳动人民的劳动强度得以减轻。

2019年6月，我再次有机会去了韩庄，专门到挑杆井上看了看，井口已经被封起来。老挑杆，周围是铁丝网栏，也被保护起来。看来，对于这个有年头、给村人带来便利的提水设备，人们还是深有感情的。

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