在曹冲之前五六百年，中国人已经认识到浮力原理。那时有一本书叫《墨子》，书中论述了物体浸水后的情形，说：形体大的物体，在水中沉没的部分很浅，这是平衡的原理。浮体浸在水中的部分能和浮体平衡，即使物体沉得很浅，也不是物体本身矮浅的原因，而是像市场上商品交易，一件商品可以换五件别的商品一样。这样的理解，虽然没有看到浮体沉浸在水中部分正是这个物体所排开的液体体积，排开液体重量恰好等于浮力，但已经懂得沉浸在水中部分和浮体的关系，的确也是很可贵的。
上面说到曹冲称象时还没有出现弹簧磅秤，那么，那时候有什么样的秤呢？那时的称叫“衡”。古书《荀子》上说：“衡诚悬矣，则不可欺以轻重。”这就告诉我们，衡首先要平衡，而且是悬起来的。有了它就不能以轻重来骗人了。看来，古时的称跟现在的手拎称差不多。别小看这秤，它是力矩原理的具体运用。不仅仅是称，其他如杠杆、滑车、轮轴、辘轳等，都是利用了力矩的原理。利用力矩原理最基本的目的是为了省力。因为根据这一原理，力乘以作用点到支点的垂直距离为力矩，力矩相等时力的系统处于平衡状态。这就是说，一个力较小但到支点的距离较长，那么这个力就可以负担起虽然比较重，但到支点距离较短的物体。这是力学中最基本的原理，直到现在，工程机械不管有多先进、多复杂，都在应用这个原理。利用力矩原理的第二个目的是为了改变力的方向。如果你用绳子和桶直接从井里提水，你必须不断地向上用力，如果你用了一只定滑轮或辘轳，你就不必再一直向上用力，你可以向下或向前用力就行了，这对改善操作条件是很有用处的。《墨子》一书中讨论了杠杆问题：运用杠杆，可以在一端系上石头等重物，另一端系上空桶，人只要用很小的力就能打起一桶水来。《墨子》中还把杠杆支点的一边叫做“本”，另一边叫做“标”。它不仅考虑到力的大小，而且考虑到距离。我们都知道，在古希腊是阿基米德最早研究了杠杆原理，并以此制造了大机械，但在中国，比阿基米德还早三百年就研究了杠杆平衡的道理，秤的使用也相当普遍。到公元前三世纪末，秦始皇统一中国后，将各地的度量衡全都统一起来，更说明称（衡）已经是日常的普遍用具了。
在《墨子》一书中，除了讨论杠杆、光学等原理外，还对物体的运动、运动的分类，运动与时空的关系都作了论述。在书中我们可以看到圆球运动和它的随意平衡，轮轴和斜面的受力等情况分析。这是较早的运动学记载。
世界上第一台用水力推动的大型观察星象的天文仪器张衡生于东汉章帝建初三年，南阳郡西鄂县（今河南南阳市北）人。家为著姓，祖父张堪官至渔阳郡（治所在今北京市密云县西南）太守，为官清廉爱民，老百姓赞之为“张君为政，乐不可支”。张堪的思想品德对张衡影响很大。是我国东汉时期伟大的科学家、文学家、发明家和政治家。在地震学方面，他发明创造了“地动仪”，是世界上第一架测定地震及方位的仪器，比欧洲早1700多年。在天文学方面，他发明创造了“浑天仪”，是世界上第一台用水力推动的大型观察星象的天文仪器。
东汉时期，由于中国发生地震的次数比较多，给老百姓的生命及财产造成了很大的灾难。为了测定地震方位，及时地挽救人民的生命财产，公元126年，张衡在第二次担任太史令之后，就注意掌握收集地震的情报和记录，经过多年的潜心研究，终于在公元132年（东汉顺帝阳嘉元年），发明了世界上第一台测定地震方位的科学仪器——地动仪。
这个地动仪是用精铜铸成的，形状像一个酒樽，直径为八尺。仪器上有一个隆起的顶盖，仪器的外部刻有篆文以及山、龟、鸟、兽等图形。仪器的内部有一根都柱，这根柱能够沿导轨向八个方向侧移，并以此操纵一个启（发）、闭（关）的开关。它的外部，有八条龙，每一个龙头的口中都衔有一颗铜丸，在底座周围则有八只张着口的蟾蜍和龙头相对，以便随时承受从龙口中落下的铜丸。地动仪的牙机制得非常精巧，全部装在仪器的内部，盖子盖得非常严密，连一点缝隙也没有。一旦发生了地震，地动仪就会受到振动，结果就会有一个龙嘴吐出铜丸，让它下面的蟾蜍把铜丸衔着。这时，地动仪就会发出响亮的声音，从而引起看守人员的注意。尽管有一条龙的机关受到触发，但其余七条龙则会保持不动，因此，只要知道哪一条龙受到触发，就可以知道地震来自什么方向。根据所发生的地震的事实加以验证，地动仪所指出的地震方向和地震实际发生的方向几乎一点不差。 利用它，不但可以知道有没有发生地震，而且可以测出地震的方向。
世界上第一台测定地震方位的科学仪器——地动仪张衡的地动仪基本上是由两部分组成：一部分是表达惯性运动的摆，（《张衡列传》叫都柱），另一部分是设在摆的周围与仪体相接联的八个方向的八组杠杆机械，两者都装置在一座密闭的铜仪中。都柱是我国古代建筑中心柱的名称，张衡地动仪中的都柱，就是沿用这个定义。由此可知，张衡是受到地震灾害中房倒屋塌的启示，利用不稳定平衡的原理，在仪器中央安装着一根在静止状态下能够直立的柱，如果发生了地震，由于地震波的震动，使都柱产生位移，平衡遭受破坏，就要倾倒下去。由于地震波的纵波转播较快而走在前边，而且又从大地内部传来，所以都柱的基部首先受到纵波的推力而产生和震源方向相对的位移。但在都柱的顶部，还保持在原来的位置。因而造成都柱向着震源方向的倾斜状态，于是就重心偏移，平衡遭受坡坏，都柱便向着震源的方向倒下去。都柱倾倒灵敏度的高低差别，取决于都柱的高和底面直径的比值的大小。此外，以都柱为中心而设置的八组杠杆机械，其用途是在地震时，摆由于本身惯性而与仪体发生相对的位移，失去平衡而倾斜，推开一组杠杆，使这组杠杆与仪体外部相联的龙头吐出铜丸，落入蟾蜍口中，通过击落的声响和落丸的方位来报告地震和记录地震的方向。
从历史上的记载来看，张衡的地动仪是颇为灵敏的。公元138年，陇西（今甘肃省东南部）发生了地震，陇西离洛阳一千多里，但张衡的地动仪向西北方向的一条龙吐出了铜球，测出西北方发生地震，当时住在洛阳的人都丝毫没有感觉到地震。洛阳的官僚、学者们议论纷纷，怀疑地动仪是否准确。过了几天，陇西果然送来了报告，说那里发生了地震，于是，大家都承认这个仪器非常神妙。从洛阳人没有震感的情况来分析，地动仪可以测出的最低震级为3级左右，在当时的技术条件下，这是一个十分了不起的成就。从此，我国开始了远距离测量地震的历史。
滑车张衡制成的地动仪是人类历史上的首创，是人类文明史上用科学方法认识地震的第一次勇敢尝试，它揭开了地震科学的新纪元。我们可以毫不夸张地说，张衡是世代人类从事地震科学研究的先驱和世界公认的地震学的泰斗。在张衡成功地研制出地动仪之后，又经过了1748年，欧洲才制造出同地动仪相类似的仪器。而更早的体现力学原理运用的是戽斗。它由两个人分站在两边，拉动斗边的绳子，把水从河岸下提到岸上田里。这是典型的体现力的平行四边形法则的工具。两个人的力用平行四边形法则相加合起来就是戽斗的运动。这种关于分力与合力的实际运用，在船的帆与舵中得到了充分体现。明代《天工开物》一书中详细地分析了在顺风、呛风和逆风中帆的张开角度和主向对于船速的影响，以及舵的长短和掌舵情形对船方向的影响。
帆的使用是利用风力，风是空气流动形成的，属于空气动力学。不流动的空气运用于生产和生活，在古代也是很早就出现了。宋朝大学者苏轼在他的《东坡志林》中，记载四川盐井生产中用唧筒把盐水从井里吸到地面，说所用竹筒“无穷而窃其上，悬熟皮数寸，出入水中，气自呼吸而启闭之，一筒致水数斗。”唧筒就是利用大气压力把水提升上来的工具，和现代使用的压水井差不多。比这更早的东汉末年，出现了灌溉用的“过山龙”，也叫“渴乌”。
渴乌就是虹吸管，在古代用竹筒制成虹吸管把水引过山坡，而且还利用虹吸管和唧筒制作灭火器，这种灭火器是守卫城堡的必备品。
古书《关尹子》中说：“瓶存二窍，以水实之，倒泻；闭一则水不下，盖（气）不升则不降。“就是说瓶子闭住一个小孔水就流不出来，而两个小孔同开，空气能进去，水就流出来了。唐朝一位叫王冰的学者在《素问》一书中，关于大气压力的物理现象就讲得更清楚了。他说：“虚管溉满，捻上悬之，水固不泄，为无升气而不能降也；空瓶小口，顿溉不入，为气不出而不能入也。”还有一位学者写道：把葫芦嘴朝下按入水中，水进不到葫芦中去，这是因为葫芦中有空气顶着。只有把空气排出去，水才能装满。这都是已经对空气的性质有所认识，已经超出了“空”就是什么也没有，对气体毫无认识的阶段。虽然那时还难于从理论上计算大气压力和压强，但用唧筒抽井盐水的实践使人们得知，最多能把盐水抽到多高。这个极限就是空气压强值。
在固体物理方面，我国古代也有了一定的基础。固体物理主要研究结晶态物质的内部结构，对晶体的认识是很重要的内容。比如雪花，就是最常见的水的结晶体。如果问你：雪花是什么形状的？你可能立刻脱口而出：“是六角形的”。对，是六角形的。这样简单的答案，在近代科学史上直到1611年，才被天文学家开普勒发现。因为雪花不是简单的六角形，而是极其复杂的六角结晶体。说起它的复杂，连现代数学家也为之瞠目：在一片小雪花上测量它的周长，这个周长竟可以是无穷大！也就是说要多长有多长！所以有人管雪花形曲线叫“病态曲线”。我国在汉朝发现了雪花是六角形，不仅总体外观是六角形，而且这大六角形中还包含数不清的小六角形折线。
除了雪花，许多特质的晶体都在古书中不断讲到。在各种药书和炼丹书中，列举晶体外形的物质不下一百种。南北朝时一位医学家陶弘景讲到白石英，“大如指，长二三寸，六面如削，白沏有光。”而明代李时珍在《本草纲目》中，讲到的结晶矿石几乎都有面、棱或角的记述。这些都说明中国古代对晶体的几何形状已有认真的考察。
古代人在晶体的人工制取上有了一定程度上掌握。唐朝人是这样制结晶硫酸的：用朴硝（硫酸钠，也称芒硝）、硝石（硝酸钾）捣碎，混合，用热水溶解，然后用温火煮。半冷后放入小盆，在盆外用冷水冷却。经过一夜就有结晶硫酸钾析出；“状如白色，大小皆有棱角起。”这同现代制取晶体的方法几乎完全相同。
在近代科学兴起以前，在整个欧洲处于中世纪暗夜之时，中国能在科学上有这样的成绩，不仅说明古代人民的智慧与才能，而且说明中国科技发展是具有历史连续性的。
