张衡的地动仪有什么用,张衡地动仪叫什么地动仪

张衡的地动仪原理（地动仪真的有用吗）

地震是一种破坏力极大的地质灾害。在中国东汉时期，一个叫张衡的学者发明了一种叫做“地动仪”的仪器——这种仪器据说可以确定地震的位置(因为古代没有电话和遥感卫星，看来这种仪器对于及时救灾还是很实用的)。那么，张衡的地动仪真的有效吗？

我们可以从力学的角度来分析这件事。

我们知道，张衡时代的仪器是机械仪器。当时没有电子器件，没有传感器，没有模拟电路，也没有数字电路。唯一的是青铜器。那么张衡在公元134年之前制造的地动仪的核心部件就是一个青铜圆筒——根据后汉时期的模糊记载，我们大致可以判断，这个圆筒可以有三种不同的可能性，即:

答:上端自由，下端固定。

b:下端自由，上端固定。

c:上下两端自由，不固定。

地震前，这个圆柱体会向某个方向倾斜，撞到那个方向的龙，吐出珠子，珠子被下面的蛤蟆接住。

所以从力学原理的角度来说，这个圆柱体在地震来的时候倾倒，就是利用了所谓“共振”的物理原理。

共振是指铜柱的固有频率(任何固体都有固有频率，所有桥梁都有固有频率。如果桥上急行军的频率与桥的固有频率相同，就会产生共振)与地震前发出的次声波(频率小于20 Hz的声波)的频率非常非常接近，所以铜柱从地震的次声波中吸收能量，产生共振。铜柱的振幅越来越大，马上就要塌了。

那么，问题来了，铜柱应该往哪个方向塌呢？

根据中国地震台网冯锐等人的实验，铜柱的倒塌方向是随机的，不一定向地震发生的方向倒塌。

因此，可以说张衡的“地动仪”是基于“共振”原理工作的，这一点值得肯定(因为地震前次声波传播速度快，地震的纵波和横波到来之前，次声波提前一步到达事发地点，所以这种地动仪具有一定的预报地震的功能)，但这种“地动仪”并不能确定地震的位置。

从东汉到晋代，用共振解释生命现象成为当时学术界的主流思潮之一。晋代学者张华曾在他的《博物志》中解释过一个现象:当时有些老百姓的铜脸，每天早晚莫名其妙地颤抖，发出嗡嗡的声音。张华解释说，这是因为铜面的固有频率与宫中早晚两次敲钟的声音频率一致，发生了共振。

所以张衡的地动仪也可以用张华的理论来解释。

由于张衡的地动仪早已失传，我们现在能看到的地动仪模型都是后人根据史料记载复原的。现在最常见的老型号，也就是1951年王振铎的型号，这几年已经被证明在外观和原理上是错误的。另一种模式是中国地震局冯瑞(2005)提出的，即“独柱”是一个摆式的钟摆，钟摆下有一个球，球位于“M”形滑道的交点(即《后汉书》中的“关”)。地震时，“独柱”搅动小球，小球触发控制龙口打开的机制。此外，冯瑞的模型将蟾蜍由面向瓶身改为背向瓶身，充当乐器的脚。该模型已经过仿真验证。上面提到的第二种情况中的圆柱体灵敏度高，地震发生时能很好的反应，但不能感知地震的位置。检验结果与历史记载(张衡地震仪对陇西地震的预测)部分相符。

因此，需要更先进的仪器设备来预测地震的位置，这对于东汉的张衡来说是不可能完成的任务。