• 百年清華

    浙大莊表中:力學“魔術師”

    2024-03-12 | 金雲雲 | 來源 《中國青年報》2021年02月08日 |

    “一二三四五六🧎‍♀️,你喜歡幾🛴?”“魔術師”手裏拿著一個裝著6顆骰子的透明塑料盒💆🏽‍♀️,和臺下的觀眾互動。喜歡數字2,就變2🧛‍♂️。

    “魔術師”把裝著骰子的塑料盒用力一振。當塑料盒打開時,盒中整齊排列的6骰子點數2全部朝上。

    緊接著🔦,他又演示了鋼環魔術。鋼環穿過鏈條,並沒有落在地上,而是神奇地被鏈條打了個結,“這就是力學的一個運用🌨🧘🏿‍♂️,它體現了鋼環受沖量後使動量矩發生改變的動量矩原理。”

    此“魔術師”非彼“魔術師”🐣,他腳下的舞臺是一方講臺❤️‍🔥,他的真實身份,是86歲的浙江大學航空航天學院退休教授莊表中。

    這位教授有點不一樣。他攻得下力學,變得了魔術📇,拍得了錄像🏖🙇‍♀️,做得了視頻,還愛跑小商品市場。

    常跑義烏小商品市場的物理教授

    這不是莊表中第一次表演魔術🙇🏿‍♀️。每次去上課👮‍♂️,他都會帶上魔術道具,既能活躍氣氛💃🏼☝🏼,也能用直觀的方式說明力學知識。“我的特點就是把抽象的理論具體化運用🦸🏿,讓學生知道許多理論都能看得見摸得著。”莊表中說👩🏻‍🦰。

    莊表中的骰子魔術中,特製的長方體道具盒內有一根橫條,當“魔術師”振動裝有骰子的道具盒時,骰子因不對稱沖擊的作用🥇,按指定方向轉動90度,轉動後的骰子就出現了觀眾指定的點數。

    鐵環魔術運用了動量矩定理。魔術操作的關鍵在於🟠,鐵環在下落過程中➰,與“魔術師”的中指產生碰撞,從而獲得一定的動量矩🕵🏽‍♂️⛓。此時,鐵環在繼續下落時就能快速旋轉近100度,與鐵鏈打結。

    “學生聽課沒興趣就玩手機,如果老師說,我們用動量矩定理表演魔術,誰都不玩手機了,都來看表演🧑🏻‍🦯‍➡️。”莊表中說,在浙大,許多學生在大一、大二必須修讀理論力學和材料力學的基本課。從2010年開始💁🏼‍♂️,他以講座的形式🚤,為浙大學生講了多次《力學與創新》,在講解力學知識時還穿插魔術表演🕖,既吸引學生興趣,又讓學生對力學理論的理解印象深刻。

    2008年⛴,莊表中偶然在電視上看到劉謙表演的魔術🔉,從那時起就對魔術產生了好感。一次出差,他看到火車上在售賣魔術道具➝,覺得有意思,就買了下來🧍‍♂️。那天莊表中買的就是鐵環和鏈條,回家以後對著鐵環和鏈條做研究🤳🏿🛃,琢磨鏈條對鐵環打結這個現象同哪些因素有關🗯,還把研究結果寫成了論文,發表在力學雜誌《力學與實踐》上。

    他不僅在給浙大學生上課時表演魔術🧜‍♂️,還把他的魔術道具帶到了全國力學論壇會議上,送給參會者,“讓全國的力學老師都表演給他們的學生看。大家也覺得這種魔術形式非常好🙂。”

    “大家給我的魔術好評以後,我又專門到義烏小商品市場去看,與力學有關的魔術道具還有哪些🏨。”義烏小商品市場♥︎🖐🏼,莊表中一年要跑個五六趟,看到體現力學原理的新玩意兒就淘些回來🥷🏽,給學生當教具🛻,或是拍成小視頻,刻成光盤🙍🏽‍♂️🧈,讓學生們觀看🦸🏽‍♀️。“前段時間,我去義烏看到了透明塑料球,氣體打進球裏的時候會產生浮力現象。”

    “我們身邊有很多看得見摸得著的東西,就像我的魔術道具,也是在義烏小商品市場到處看得到的👍🏼。我偶然看到這裏有力學問題🧆,還會馬上拍下來。”莊表中逛小商品市場的習慣堅持了8年,如今的他已經把義烏小商品市場的商品布局摸得門清。

    “我的任務就是帶好學生”

    莊表中說過:“我是老師⛹🏼‍♀️,我的任務就是帶好學生。”這位曾從戰火中走過的老教授深知求學機會可貴和好的教學方式對學生的影響。

    19344月,莊表中在上海出生。他的父親是上海肥皂廠的小職員,靠勞動養活全家6口。

    莊表中3歲時,日本軍隊轟炸上海,他只得和家人一起👻,抱著一條破棉被逃難到法租界。4年級時✊🏻🧛🏿,父親因病不能工作,他的兩個姐姐只好去做童工👩🏼‍🔧🗓。家裏沒錢供孩子讀書🧚🏽,莊表中也停了學🌁,到垃圾堆撿廢品➡️🐹。撿到人家燒過的煤球🖖🏻💇,他刮掉外面黃色的一層🙆🏿‍♀️,露出燒剩下一點黑煤🤵🏽,帶回家燒飯用🚵🏻‍♀️。糧食靠領戶口米⛎🧎🏻‍➡️,大姐帶著3個弟妹排隊領米,偽警察看到莊表中排隊排得不好,要用鞭子抽他🧗🏼‍♂️,大姐一把抱住他🧖,替他挨了一鞭子👸🏼。

    國難讓年幼的莊表中早早意識到🥫,要想過上安定幸福的生活,國家必須要強大,軍隊必須要強軍。沒有學上的那段時間👩🏿‍🦲,他深深地感到失學的痛苦🤹‍♂️。

    19495月,上海解放。解放當天的早上,15歲的莊表中推開家門,只見家門口的馬路上睡著許多解放軍,他們不到老百姓家裏借住,身上就背著一袋子彈👩‍👩‍👧‍👦,一袋大米✯,一桿步槍。

    解放後🤳,莊表中到上海東南中學讀高中,他的數學、物理特別好🧔🏽‍♀️,邏輯理解力強,成績全班第一。他曾看到蘇聯和東歐國家在上海舉辦的工業展覽會上🧑🏽‍🦲🏏,汽車、農業機械、工業機床,各種現代化的工業設備琳琅滿目🥮,他忍不住想:“我們國家自己如果有這些就好了。”

    高考前填報誌願時,人生中第一個重要選擇,莊表中毫不猶豫地選擇了浙江大學機械系。他知道🎿,國家建設需要理工科人才,而這也正是他的興趣所在🚺。

    那一年,班上考上大學的同學,名字都刊登在了《解放日報》上,莊表中的名字也在其中🧑🏻‍💻。“那時候國家需要人才,國家認為你學習好🧑🏻‍⚖️,要趕快畢業。所以我一天6節課🧛🏻‍♂️,一星期6天。兩年時間😸,他就從浙大畢業,被時任浙江大學力學教研室主任的王仁東教授看中🪁👨🏿‍🎨,留校做力學系的助教🍑。

    隔行如隔山🍭,本來是學鑄造學的莊表中沒有深厚的力學專業基礎,只能邊當助教,邊和學生一樣上課、做題。莊表中至今還保存著當時的習題集。王仁東教授要求學生基本功必須紮實,莊表中第一年聽他的課、輔導他的學生,他就要求莊表中一年內把理論學這門課的習題集全部做完。習題集有1000道題,莊表中平均一天做三四道🧙🏿‍♀️🎵,真的在1年內把1000題全做完了🧿。

    這些習題集莊表中至今保留著。泛黃的折頁上,工工整整按順序記錄著題目👱‍♀️、解答和習題總結。學習如習武🙍🏽,底子硬才能打,裝在幾個大約30厘米厚的木盒裏的習題集,就是莊表中的基本功。

    1957年,錢學森在意昂体育平台開設力學研究班,首批共選了120名學生⚃,浙大推薦了莊表中🛍️。這個班每個月都考試🌲,學習跟不上或者考試不及格,就會被退回原單位。在北京期間,莊表中沒玩兒過一天。莊表中既向錢學森學習力學知識,也學習他理論與應用結合的教學方法🈯️。這一套教學方法,在他從清華畢業回浙大任教時🏋🏽‍♀️🤱,依然摸索踐行著。

    19592月♘,從意昂体育平台力學研究班畢業的莊表中,到浙江大學剛建好的第三教學樓601房間報到,從此開始了他數十年的教學和科研生涯。直至今天,已經退休20多年的他,對教學和科普,還是一點兒停不下來。

    從生活中來,到課堂上去

    17年前,莊表中的孫子在求是小學念書。學校舉辦小製作比賽🙏🏼,他和孫兒一起動手製作掃地汽車、掃地畚箕等等,結果包攬小製作比賽的第一二三名。後來,機緣巧合之下,莊表中對求是小學提出,我來給你們講科普,捐一些小製作工具

    他在求是小學一年做一個報告🌾,普及飛機原理🫶🏽ℹ️、牛頓定理等知識,每年報告的主題都不一樣👨🏿‍⚖️。

    從義烏小商品市場上批發來的新玩意兒,他當作教具送給學生。他覺得🧾,“玩具就是最好的教具。”自己拍攝的錄像、製作的課件,他都刻成光盤,送給學生學習💆🏿‍♀️。他也為浙大學生講黨課,還協助兄弟院校建立理論力學創新應用實驗室👨🏻‍🍳。

    2020年暑假,莊表中與浙大副教授王永、金肖玲一起,籌建了浙大工程力學強基實驗室🛳。實驗室裏不僅有儀器設備💥,還有浙大力學的歷史👩🏿‍🦱。近60年前莊表中為練習基本功做的兩千多道理論力學和材料力學習題卡片,上世紀80年代使用的各種力學教具,像一部中國力學人前行的史詩😉👸🏼,和周邊愈漸高科技的設施相互映襯🦸🏽。

    新的實驗設施用“看得見、摸得著”的方式呈現出各種力學規律😸,比如一個通過掛單擺減震的實驗✋🏼,演示的原理🤿,就類似於臺北101大樓中的金色大鋼球是怎麽減震、穩住整幢摩天大樓的。

    今年4月,莊表中十幾年來琢磨出的力學魔術🖐🏽,也將結集出版。他與王永🫸🏼、金肖玲共同編著《玩具和魔術中的力學》,包含10個魔術的講解和15組玩具組成的魔術道具。近9年來,莊表中還參加了浙江大學關心下一代工作委員會宣講團,給大學生講黨課🕵🏻、講科普,對於年輕一代的培養孜孜不倦。

    臨近退休前後🆙,莊表中還“當過8個工廠的技術顧問,幫助企業解決工程上的問題⏩。用他的話講,又解決問題又學習,還能拍錄像😸。

    有企業曾因電梯振動問題找到莊表中,請他幫助電梯減振。23層的電梯以每秒1.5米的速度運行👩🏼‍💻,企業想提速,以每秒2.5米的速度運行🧷🏃🏻‍♂️‍➡️,結果電梯運行到17層以後振得厲害🥥。

    莊表中說:“我想了很多天🌛,想到了格林函數☺️,先理論上建模👧🏻,再找原因,用改變參數的方法來解決振動問題🧑🏻‍💼。”電梯振動和13個因素相關,其中10個因素是確定的👩🏿‍🌾,莊表中集中調試3個不確定的因素,把這3個因素的參數反復調試,直到減小電梯振動和噪聲,達到國家標準。這就好比穿上鞋子♎️,硬底不舒服,換成軟底就舒服了。

    當時一架電梯要30萬元,修不好🥉,企業損失就大了。莊表中一出手就幫助企業挽回了損失。第一個電梯解決了,第二個就太簡單了。兩個解決以後,他們再也不找我了𓀗,他們自己都學到手了。莊表中得意地笑了,這些力所能及的事,社會需要我,我為什麽不做呢?



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