第4章
增加和减少速度

（32）人体构造中肌肉的疲劳并不完全取决于每个人使用的实际力量，而是部分取决于力量施加的频率。完成每项操作所需的体力由两部分构成：一部分是驱动工具或仪器所必需的力的消耗；另一部分是动物某些肢体运动所需的力。将钉子钉入一块木头中，所需的体力一部分是提起锤子，推动锤头砸钉子；另一部分是抬起手臂，为了使用锤子而让它运动。如果锤子的重量很大，那么前者将造成最大部分的力的消耗。如果锤子很轻，则用力提高手臂会产生最大的疲劳感。因此确实会有如下的情况发生：某些操作需要的力量虽然非常微不足道，但如果经常重复，则比相对繁重的体力工作更让人疲劳。除此之外，肌肉动作的速度还不能超过一定的程度。

（33）库仑（M.Coulomb）曾经研究过用肩膀搬运木材上楼梯的搬运工的最佳负荷重量。他还从实验中发现，一个人在没有任何负荷的情况下走上楼梯，而在下楼时依靠自身重力承载负荷，那么他一天可以做的工作，和四个人在最佳负荷下以普通的方式工作一样多。

（34）人或动物的移动速度与它们的重量之间的比例关系是相当重要的，特别是在军事中。动物调整运动的身体部位的重心、它驱动的工具的重量以及重复这些活动的频率，从而产生最大的效果，这对于节约劳动来说也非常重要。譬如为了节省时间，人们用手臂的相同动作执行两次操作，而不是一次，这种事例发生在制作鞋带标签的简单工作中：这些标签是由非常薄的、镀锡的板铁制成的。以前是用这种长条的材料切成一定宽度，使它们在弯曲时能够刚好把鞋带围起来。近来的做法是将两块钢片固定在剪刀的一侧，这样每一片被切割的铁皮随即被弯成半圆柱形。这种操作所需的额外动力几乎是不可察觉的，它是通过进行切割的手臂的同一运动来执行的。这项工作通常由妇女和儿童来执行；使用改进后的工具，在给定的时间内生产的标签数量是原来数量的三倍以上。 ¹⁰

（35）每当工作本身很轻松的时候，就有必要为了节省时间而增加速度。用手指扭羊毛纤维是最乏味的操作：在普通的纺纱工厂里，脚的纺线速度是适中的；但通过一个非常简单的设计，脚的纺线速度会非常快。用羊肠线穿过一个大的轮子，然后绕一个小轴，就会引起这种变化。这种设计在很多机器中都很常见，其中一些非常简单。在零售缎带的大型商店里，有必要每隔一段时间进行“盘点”，即测量和重绕每一条缎带。这一操作即使被缩短了，也是足够累人的；但是不花费这种气力，几乎是不可能的。一团团的缝制棉线，既便宜又缠绕得很漂亮，是由一台根据同样的原理制成的机器形成的，只不过步骤就更复杂了。

（36）从常用的小型仪器转向更大、更重要的机器的时候，由于速度提高而产生的节约变得更加突出。在将铸件转化为锻铁时，一块重量约为百磅的金属被加热至几近白炽，并置于由水或蒸汽动力驱动的重锤之下。它是通过转轴上的凸起物来抬升的；如果锤子只通过它下落的落差来获取动力，那么它每次击打所需要的时间就要长得多。但是由于软化的炽铁在冷却前应受到尽可能多的击打这一重要的原因，转轴上的凸轮或者凸起物被塑以特殊形状，锤子不是被举到一个很低的高度，而是猛然举起，几乎是在它撞到一根大横梁之后的瞬间弹回；而大梁就像一只强大的弹簧，以极快的速度把它推到铁块上，这样就可以在给定的时间内使击打的次数翻一倍。在较小的轮锤下，锻铸是通过用轮锤的锤尾用力击打一个小型钢制铁砧来完成的，轮锤快速反弹，在一分钟内就能击出三百到五百下。在锚的制造过程中，一种类似的设计具有更大的重要性，最近已经得到应用。

（37）在制造镰刀时，刀片的长度要求工人随时移动，以便将它的每一部分快速连续地放在铁砧上。这是通过将工人安置在一个悬浮的座位上来实现的，座位由从天花板垂下的绳索悬挂；这样他就可以通过很少的体力，通过将脚踩压支撑铁砧的挡块或者蹬踩地板来调整他的距离。

（38）有时为了使操作成为可能，提高速度是必要的。例如，一个人可能会在冰面上以极快的速度滑行，但如果他在冰上移动得较慢，冰就无法支撑他的体重。这是因为，时间是造成冰断裂的必要因素：一旦滑冰者的重量开始在任何一点上起作用，由水支撑的冰就会慢慢地在他的脚下弯曲；但是，如果滑冰者的速度相当大，那么他就会在冰的弯曲到达会导致冰层破裂的临界点之前，从承重的地方滑过去了。

（39）如果将非常大的速度传递给船只，产生的效果可能与此没有太大的区别。让我们假设一艘平底船，它的船头与底部之间形成一个倾斜的平面，在静水中停泊。如果我们想象一下，突然有某种很大的力量来推动这艘船，前部的倾斜平面会使它在水中升高；如果力量过大，它甚至可能离开水面，并以一系列跳跃的方式向前推进，就像用于“打水漂”的一块板岩或牡蛎壳。

如果力量不足以把船从水中抛出，但足以使船的底部浮出水面，那么它就会以极大的速度向前滑行，因为在它航行的每一点上，它都需要一段时间才能沉到它通常的吃水量；但在这段时间过去之前，它已经前进到了另一点。因此，由于水在倾斜平面上的反作用力，船头部分就会上升。

（40）同样的事实是，高速运动的物体没有时间充分发挥其重力的作用，这似乎解释了一种似乎无法理解的情况。有时，当行人被马车撞倒时，车轮轧过而行人几乎没有受伤；不过，如果马车的重量停留在他们的身体上，哪怕只有几秒钟，它也会把人压死。如果上述观点是正确的，在这种情况下，受伤将主要发生在身体被前进的车轮撞击的部位。

（41）在将矿产品升至地表的操作中，快速是至关重要的。用于抬升矿物的竖井以很高的费用被沉入地下，故而人们当然希望沉入地下的竖井越少越好。因此，需要开采的物质被蒸汽机以相当高的速率升至地面；做不到这一点，我们的许多采矿场就不能工作，也就没有利润。

（42）一项被称为“镶色玻璃”的窗玻璃制作过程，精巧地展示了高速率对于改变黏性物质形态的影响，这是国内技术领域最引人注目的操作之一。一个工人把铁管蘸在玻璃壶里，装上几磅熔化的“金属”，吹出一个大球，这个球以一个短而厚的空心颈与铁管相连。另一个工人继而在球颈的正对面，把一根铁棒粘在球体上，铁棒的末端被浸在熔化的玻璃里；当它们被牢固地连接在一起时，几滴水就可以把球颈和铁管分开了。贴在球体上的铁棒继而被放在一个发热熔炉的炉嘴上，通过旋转铁棒，球体也随之慢慢旋转，以便均匀地暴露在高温下。这种软化带来的第一个效果是使玻璃本身收缩，并扩大球颈的开口。随着软化的进行，球体随轴旋转得更快；当球体变得非常软且几乎达到白炽的时候，它被从火中移除，而旋转的速度还在不断提高，开口开始摆脱离心力的影响，逐渐扩大，直到最后，开口突然膨胀或“镶嵌”形成一大片圆形的红热玻璃。原球颈将成为球壁的外层，球颈要保持厚度以使膨胀成为可能，并形成圆形玻璃片的边缘，被称为“镶板”。中心的外观形状是一个厚实的饰球或凸起，称为“靶心”；就在这个部位，它与铁棒相连接。

（43）采用减速装置的最常见原因是必须用小功率克服大阻力。滑轮、吊车和许多其他实例也可以在这里被作为例子加以引用，但它们更适合于我们为了说明机器的优点而引用的其他一些情况。作为器械，普通的排烟罩转动的速度太快，无法达到所需的目的；通过车轮传送的办法，可以将其降低到一个更适中的速度。

（44）电报机是以极高的速度在广泛的线路上传送信息的机器。它们一般是为了在战争期间传播信息而制造的，但人类日益增长的需求可能很快就会使它们服务于更和平的目的。

几年前，关于甘巴特先生（M.Gambart）在马赛发现一颗彗星的消息通过电报传到了巴黎：这一消息是在法国经度委员会的一次会议上收到的，夹在内政部长发给总统拉普拉斯（Laplace）的一张便条之中；而拉普拉斯总统收到它的时候，该电报信息的撰写者就坐在他的旁边。这种做法的目的是尽早公布这一事实，并向甘巴特先生保证其最早发现者的殊荣。

出于商业目的，利物浦建立了一种信号系统，可以使每个商人在到达港口之前就可以与自己的船只进行通信。 9PhjDhr7OUikgqnObd8g0fzvrQ+G0RpzfRjKl1R44Z37tzxBWzodqu2O1vXValDG