2013年3月2日

生活科學-運動學-收集蜂蜜


某次學校的校外教學活動到了台南著名的烏樹林露營場地,部分展示館是由以前的糖廠倉庫所改建而來,而且也有些教育館、DIY課程體驗、文史館和鐵道模型販賣部在裡面,讓一般民眾來到這裡,即使不是露營,也能參觀一下歷史文物的歲月痕跡。

當然,糖廠的部分設備都還保存得算是完整,不過既然是糖廠,裡面就有運送大量原物料的運輸設備,當時的工具為五分車,現在還是保存得非常完整,遊客可以搭上這輛具有年紀的觀光列車,沿著鐵軌慢慢地到附近的郊區觀察植物和購買定點休息站的農特產品。

由於走向觀光產業,免不了還是有些當地自產自銷的產品讓人多一些購買的選擇,利用這樣子微不足道的收入來補貼經營這塊諾大場地上的人力物力支出。這裡的設備和場地有經過整頓和管理,所以算是很乾淨、新穎的園區,而且就算不露營,也可以來改建之後的度假套房住宿,裡面的設備堪稱完完全全的現代化五星級,經營者的用心提供了多樣化的選擇。

原則上,營隊活動的大隊長會希望帶隊老師可以將學生放心地交給他們來帶領,嘗試著自動協調與互助合作來解決關卡,而不是沒了老師的指導就卡關。所以除了三不五時要突然出現關心學生的身心狀況以外,在小隊輔帶著學生們到處玩大地遊戲、闖關以及體驗的時候,行政人員和班級導師就必須自己找事情來排遣。

這時,園區就會提供DIY課程體驗或多樣化的傳統食品購物選擇,當然除了解饞以外,還是可以看看園方是如何將產品原料收集之後製成成品的。像是養蜂的目的在於收集蜂蜜,但是蜂蜜卡在六角形的格子裡面,總不能用人工的方式一格一格的挖取收集,這樣不但會破壞結構,而且收集的效果也不好。所以就必須利用一點簡單機械來組裝成一台可以省人力有可以快速收集的機器,而機器運轉時又符合古典力學中的牛頓三大運動定律。
手握著圖中的曲柄轉軸,為了方便轉動,深色的部分只是握把上面的套子而已
這是一個省力的輪軸工具,力量是作用在大的輪上
(所以蜂蜜的價格也很沉重?)

軸心上套有一個大齒輪,大齒輪與小齒輪以垂直的方式互相接觸
齒牙數不同轉速也不同,而且這樣的設計可以讓力有轉向的效應出現

簡單機械中的齒輪其實是一個很好玩的工具,如果善於利用它的話,真的可以做出很多不一樣的運動型態變化,而這裡所說的齒輪僅僅是一個類別的大概統稱,至於裡面的家族可是千變萬化,族繁不及備載的呢!學機械工程及設計的人都知道齒輪和連桿的重要性,不過待真正見識到了時,還是會因為它的美而讚嘆不已。
在長軸上需要L型的角鋼來當作支架固定,避免軸心不穩使得齒輪無法順利咬合
此外那顆附有紅色小球的桿子的功能據說就像是車子的手煞車

下方收集用鋼桶中有六組框架,一次可以收集六塊板子上的蜜蜂辛勤工作的成果
不過這樣的擺放方式並不是利用重力來讓蜂蜜自然滴落哦

接著就是利用幾項簡單機械的組合來讓收集工作更為簡便,曲柄握把驅動轉軸,轉軸帶動大齒輪轉動,大齒輪讓小齒輪轉速增快,底下六組框架中的養蜂板隨之旋轉,就像脫水槽裡的溼衣服,水因為附著力及磨擦力不足以提供圓周運動所需的向心力時,就會向外飛出去,飛出去時由於已經脫離可以施力的運動物體,所以脫離瞬間的軌跡是依照當時的慣性以切線的方向飛出,離開旋轉物體的水碰到周圍的障礙物以後就滑落到底部的收集容器,再經由排水管排出。

蜂蜜的收集大致上也是依循這樣模式,不過出口是水龍頭就是了,一打開就有純正濃郁的蜂蜜流出來,收集滿滿的一罐需要花費許多蜜蜂的工時和精力,才有如此天然養生的東西可以滋潤身體。有時候會看到路邊招牌上所寫的「不純砍頭」,當然我們知道摻水稀釋或以化學品調製的業者絕對不會砍自己的頭,如果砍蜜蜂的頭又曠日廢時,而且會斷了自己的財路,要砍的其實是冤大頭才對。
甩出蜂蜜是很快的,但等它流下來需要一段時間
觀察高速運動物體還是只能看到殘像,類似的裝置除了脫水桶以外還有脫油桶

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