人体测步仪的工作原理及能源探究

有种名字叫测步仪的体型精致的仪器，你可曾见过？它的大小和形状像怀表一样，口袋里就可以放得下，它是用来测算我们步行的步数的。这种仪器的表盘和内部结构如图8-14所示。重锤B 是它的重要组成部分，B 被固定在绕A 旋转的杠杆AB 的一端。图所示的位置就是静止的时候B 所处的位置，它被一个软弹簧驱使着停留在靠上的部分。人体在走路时每迈一步都要升起再落下，这种上下的运动会带动测步仪。可是重锤B 并不会随着测步仪的升起而升起，它会在惯性作用下，反抗弹簧的弹性，静止在仪表的下半部分。当测步仪再次落下的时候，重锤B 又因同样原因向上运动。所以人走一步，杠杆AB 就会移动两次，向下和向上，表盘上的指针会在AB 摆动驱使小齿轮转动时发生变化，从而记录出人的步行数目。

图8-14　表盘和构造

如果被问到，是什么样的能量使测步仪运动，我们当然会毫不犹豫地说是人的肌肉运动所做的功。但是如果人们会有这样的想法就不对了——人终究是走着的，测步仪根本不需要人们多耗费什么力量来带动。而无论是重力还是弹簧对重锤的拉力，以及测步仪被抬高到一定的高度都是要耗费人的力量的。

人们利用测步仪的原理想制造一种表，它是通过人的日常行为带动的，它其实已经被制造出来了。只要把这块表戴在手腕上，发条就会被人手不住的运动带紧，可以让人们很省心。经过手腕几小时的运动，就可以使表走上一昼夜，真是非常便捷的一种表：它的发条总是被上到一定的松紧，以确保它的准确度；它的表壳上不必被开孔，灰尘和水分就无法入侵到它的里面去；当然不用总想着要为它上发条才是最重要的一点。对于钳工、裁缝、钢琴家，尤其是打字员这种表好像才适用，而对于脑力劳动者好像就不是了。如此，这个装备精良的表的高超性能就被我们忽略了，因为只需要非常微弱的运动就可以使这块表走动。事实上，发条只要经过两三下的运动就可以被重锤带动，而且可以使表走上三四个小时。(https://www.xing528.com)

我们是不是可以这样认为，主人可以不耗费任何的能量就可以使表这样一直走呢？答案是不，一般的表上紧发条需要主人肌肉的能量是多少，它也同样需要多少。手臂带上这样的表比带其他的表运动耗费的能量要多，发条的弹力也要有力量去克服，这和测步仪是一样的。

听说美国有一家商店，其老板想出了一个好办法，利用店门的开关来给弹簧上紧，来为他做一些有用的家务。这个发明家认为顾客终归是要开门的，这个能源是免费的。但是事实是顾客总要多耗费一些力量去克服弹簧的弹力去开门。换种说法，就是这个老板的家务是他的每一位顾客替他做的。

把上面的两种情况称作是自动机械的说法是不严密的，我们只能说它们是不需要人的单独照料就可以通过肌肉运动给弹簧上紧的机械。