第312章 夯实基础(2/2)
他以此为起点,设计了一系列受控实验。在研究所的力学实验室里,他让不同质量的钢球从不同高度落下,测量撞击后平台的反作用力;用弹簧连接两个滑块,记录它们在碰撞前后的速度变化。这些实验持续了三年,最终提炼出三条核心规律:
“第一定律:物体在不受外力作用时,保持静止或匀速直线运动状态。”这条规律解释了为什么蒸汽机车启动时,车厢会产生向后的“惯性力”,也为机床的固定方式提供了理论依据,重型车床必须浇筑混凝土基座,以抵消加工时的反作用力。
“第二定律:物体的加速度与所受合外力成正比,与质量成反比。”刘敦用精确的数学公式表达为F=a,其中F代表力,是质量,a是加速度。
同泽钢铁厂的工程师们用这个公式重新计算了冲压机的动力参数,将能耗降低了18%,同时避免了因过载导致的机械故障。
“第三定律:两个物体之间的作用力与反作用力大小相等,方向相反。”这条定律直接影响了舰船设计——螺旋桨对水的推力,必然会受到水的反作用力,因此船身的重心必须精确计算,否则会产生危险的侧倾。
虞国最新下水的巡洋舰,正是依据这一原理调整了配重,在试航中经受住了八级风浪的考验。
更具突破性的是“万有引力定律”。刘敦通过分析钦天监天文观测数据,提出“任何两个物体之间都存在相互吸引的力,其大小与质量乘积成正比,与距离平方成反比”。
这个发现起初被认为“与工业无关”,直到矿业工程师应用它改进了矿井提升机的配重计算,才显现出实际价值——根据引力公式优化后的配重方案,使提升机的能耗降低了23%。
刘敦在提交给中央研究所的论文结尾写道:“这些规律并非凭空创造,而是对工匠们长期实践的科学总结。它们的价值不在于解释世界,而在于预测未知,当我们设计一台新机器时,无需再依赖试错,通过公式计算就能预判其运行状态。”
几乎在刘敦完善力学理论的同时,詹铁娃的团队在热力学领域取得了同样重要的突破。作为蒸汽机改良项目的总工程师,詹铁娃的工作环境比刘敦更贴近生产一线。
他的办公室就设在同泽钢铁厂的动力车间旁,墙上挂满了不同型号蒸汽机的剖面图,桌上的笔记本记录着每次调试的参数:蒸汽压力、活塞行程、输出功率、煤耗量。
“能量守恒定律”的发现,源于一个困扰业界多年的问题:为什么同样参数的蒸汽机,实际输出功率总是低于理论计算值?当时的普遍解释是“机械摩擦损耗”,但詹铁娃通过精确测量发现,即使将摩擦因素考虑在内,仍有近30%的能量“不翼而飞”。
他设计了一套特殊的测量装置:在蒸汽机的锅炉、气缸、冷凝器分别安装温度计和压力计,实时记录能量输入与输出。经过一年的连续监测,他得出结论:“能量既不会凭空产生,也不会凭空消失,它只会从一种形式转化为另一种形式,总量保持不变。”