之橫徑,於丙丁柱寬面之橫徑加倍之,尺寸若干,則戊之斤兩於己之斤兩加倍若干。解曰:甲乙柱厚面之橫徑,與丙丁柱寬面之橫徑如五與一,因而若己之重一百斤,則戊之重五百斤矣,有兩柱。〈見《二十一圖》。〉甲乙丙丁,戊己庚壬,其長短等,其粗細不等。其粗柱之堅固與細柱之堅固,有己壬之橫徑與乙丁之橫徑三加之比。例如乙丁有己壬三分之一,而細柱之堅固能當三千斤,則粗柱之堅固,能當八萬一千斤。因此而推,圓柱之長,應加若干之尺寸,以知其不能當本體之重,以知其橫。繫於空中時,若釘此一端於壁,則彼一端自弱,而重垂下,必橫斷矣,如《甲乙柱》。〈見二十二圖〉「橫懸於空中,其長徑五尺,於地平線平行,其本體之重有六百斤。」若再加一千斤之重,繫在於丁,則圓柱墜斷。今球應加若干尺寸,以知其自垂而斷之處。依本法之理以論之,若於本柱加一丈五尺,共得二丈,則本柱不能當本體之重,自垂而橫斷矣。總而論之,《甲乙》柱之斤兩與本柱之斤兩,並其所繫於丁斤兩之加倍,如五尺與二丈一尺七寸之比例。今於二丈一尺七寸,再加本柱之長五尺,而三倍之,其積數共得八丈零一寸。若此數并五尺之數中,取中比例,數得二丈,即所求甲乙柱之尺寸矣。從圓或方柱之理,可推他類。從五金之柱形,可推他形并材料。又筋系麻等繩堅固之力,同一比例之理。以上總論依勾股之理,方圓等柱堅固之理。今依勾股之弦,斜向之柱,萬變不同,其堅固與否,其自弱而垂下之勢若干,皆照其斜向之勢若干。欲明此理,必須先知方圓等柱,各依勾股各弦之斜向,加減本體之輕重若干而後可也。詳載《舉重學論》內。
《新儀》輕重比例之法。
夫儀之重輕與其大小,必有一定之比例。因其輕重可推而知其大小,又因其大小可推而知其輕重。凡為輕重者,必以其體形相等為主。兩物體形相等者,彼此有輕重多寡之比;不相等者,其輕重無相比之定理。如有銅球於此,其徑一尺,不可以為一定之輕重。若相等形之他球,如同徑之鐵球、木球,斯可以比之而定其輕重。蓋鐵球比銅球為輕,比木球為重也。《輕重學》有云:「凡銅色之球,如皆為銅或鐵等,其輕重之比例,為其全徑三加之比例。如有兩銅球,甲與乙。」〈見《二十三圖》。〉甲之徑為二尺,乙之徑為一尺。若甲球重三千零四十斤,則乙球之重必三百八十斤。因此比例法從輕推重,從小推大,又從「同色之類」推大小之同類。譬如將黃蠟作球,從此蠟圈。蠟球之輕重,可推金、銀、銅等項之同徑、球之輕重。〈凡鑄銅儀先用蠟作各儀之式樣〉其法曰:造諸色同徑之體,如球體,或立方體權之,得其輕重之差,以為比例之根率。如下表縱橫兩行,列諸色之體名,上邊之橫行,從最重起至最輕止;傍邊之縱行,從最輕起至最重止。縱橫兩行相遇之方位,所得之數,即兩同類異色之體,輕重之比例也。
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此表之用法有二:其一求兩等大異色體之輕重差,其一求兩異色等重體之大小差。兩法從先所引《輕重學之》一題而生。若求兩體輕重之差,則以其輕體者當一,或斤兩等分,若球本體大小之差,則以其重者當一。假如球蠟與銅輕重之差,蠟比銅輕,則蠟當一。而蠟銅縱橫兩行相遇之方內,書在九倍又二十「一分之九分。」 解曰:若蠟球有一斤重,則同徑之銅球有九斤重,又一斤二十一分之九分。欲觀水與水銀之輕重差,則在卷內之十三分又七分之四分可考也。又如水之重約一斤,則水銀相等,有十三斤又一斤七分之四。若儀器銅圈,應厚一寸、寬二寸,其徑該六尺長。求其銅之斤兩,法曰:「先作有」 一尺徑蠟圈,寬厚與銅大圈相等,因而照前表法求等大之銅圈,次從一尺之徑圈,因而推六