如何將木樁固定在峭壁？【上】

給定一隻固定的、水平放置、伸手可及、不可拆開、不可轉動的窟窿，以及幾件不會膨脹、不會變形、不發生化學反應的剛性物料（例如一根木柱），諸位是否認為，只要物料放得進去，就一定可以在不破壞“窟窿”及“剛性物料”的前提下，把物料重新完整地取出來？

認為是的話，今天介紹的簡單裝置，將讓諸位大開眼界。

雖說是裝置，其實簡單得很。“剛性物料”部分無非是一根木柱，截面可以是方形、圓形或其他形狀的，只要能塞進“窟窿”就可以了。為方便演示以下假設截面是正方形的。

不過木柱要稍微加工一下，在木柱隨便一處要切出一小塊，同樣可以是任何柱體，為了不讓畫面太沉悶，筆者便不再畫方柱，改畫成圓柱。切出來的小塊要稍加打磨，使其直徑略小於木柱上留下的孔洞，以便小塊自由進出該孔洞。

“剛性物料”構造如下圖所示，藍色代表木柱，紅色代表切出的小塊。

木柱構造圖

接下來是“窟窿”部分，姑且想像成山崖峭壁上刻鑿的洞。設計也並不複雜，也設定成截面是正方形的，邊長比木柱的截面略大一點，以便木柱插入其中。不過筆者要做個小手腳－－“窟窿”底壁要再鑿個小坑，形狀、位置均與“木柱”上的的孔洞相仿，不用太深，也不能太深。“窟窿”構造如下圖所示。

“窟窿”構造圖

然後，把“小木塊”塞到木柱的孔洞中，再將孔洞朝下插進窟窿裡，情況會怎樣呢？木柱還能順利拔出來嗎？

木柱插入窟窿示意圖

相信諸位讀者已經預計得到，隨着木柱繼續進入，當木柱上的“孔洞”剛好與窟窿裡的“小坑”重合時，“小木塊”受到重力的作用，便會自動卡在“小坑”裡。這樣，整根木柱就動彈不得了。要想完好無損地把木柱拔出來，除非把整座山倒過來，否則只能鑿開窟窿、或者鋸開木柱了。

“小木塊”掉入“小坑”裡，把整根木柱卡住

＜題外話＞

不過筆者又想到另一方法，就是從窟窿的縫隙裡灌密度大的液體，讓液體注入窟窿裡的“小坑”，讓“小木塊”浮起來。水估計不行，因為木塊雖能浮於水面，還是有一定的“吃水深度”的；換成水銀有機會成功。

具體：
浮力＝液體密度 x 重力加速度 x 排出液體體積
　　　液體密度 x 重力加速度 x “小坑”截面面積 x “吃水深度”；
木塊重力＝木塊密度 x 木塊體積 x 重力加速度
　　　　＝木塊密度 x 木塊截面面積（約等於“小坑”截面面積） x 木塊高度 x 重力加速度。

當浮力＝木塊重力，約簡後得：
液體密度 x “吃水深度” ~= 木塊密度 x 木塊高度。
“吃水深度” ~= 木塊密度 x 木塊高度 / 液體密度。

理論上不論使用任何液體都有一定的“吃水深度”，然而當液體密度很大時，“吃水深度”將相當接近於0；加上水銀的“不浸潤”現象（不知是否適用？），因為筆者差測，往裡面灌水銀後，木柱是有機會拔出的。

＜/題外話＞

以上如此聰明的裝置，當然不是筆者自己發明的。話說筆者去年在珠海“開房”期間，電視上剛好播放着關於棧道修建的節目。作為上過華山長空棧道的人，筆者自然饒有興致地收看起來。原來，古人修建棧道時，就是採取以上的技巧，讓一根根木樁固定在峭壁上。當時除了感嘆先人的智慧外，卻並沒有太深入的想法。直到近日終於又回想起這套裝置時，筆者才決定畫下圖紙、寫成文章，以供日後參考。