2013年3月3日

生活科學-能量轉換-水車輪流轉


到博物館除了可以享受空調與多元的體驗以外,還有個好處是展場空間充足,可以擺放較接近實際尺寸的實物。像是曾經參觀過桃園機場旁的航空博物館,裡面除了科學原理的介紹、各國各式各樣的等比例縮小模型飛機、駕駛艙體驗以外,更重要的是可以近距離觀看渦輪噴射引擎,光看到那比幾個人疊起來還高的扇葉直徑,就讓人肅然起敬,可以讓這麼重的金屬製品飛上天空,得經過很多科學家與技師的共同研發與合作。

高雄的科工館雖然沒有飛機引擎,但是也有其他的工藝與科技的展品,有些是圖說,有些是縮小模型,還有些是等尺寸的實體從戶外搬進館內展示。通常這麼巨大的物品是很難再次移動位置了,所以在擺放之初較規劃好在空間中的相對位置、空間利用以及參觀動線規劃,否則展場成立之後,大型機具恐怕難以再進去調整。
巨大的木製水車,形體大代表所能展現的功與儲存的能量會越強大
但是驅動的力量也相對的要提高許多

之前逛的幾次中印象比較深刻的是一些巨大實體的水車,雖然在外面也有看過真正在運轉的水車,但是對於把這麼巨大的輪子搬到室內來展示還是覺得很神奇。對於輪子的使用,恐怕要追溯到數千年以前,或許是看到生物快速移動的方式而產生的仿生構想,再加上它週而復始的運轉,使得人們在使用這種機械上的依賴性大大提高。
在以往使用自然能源的時代裡,水車往往跟磨坊結合在一起
為了取得這些能源和水資源,人群便自然而然地往有水的區域聚集

有的水車的建造目的是為了取水灌溉、滋潤土壤,不過更大的用途是利用水的力學能轉換成機械作功,數種能量之間的轉換目的是在省力或省時的情況下,利用自然能源幫助人類作功,可以是取代獸力來推動石磨,也可以在許多簡單機械的調配下具備不一樣的工作能力。
水輪是將水的流動能量或是高低落差的位能轉換成機械作功的一種裝置
有分成旋轉軸與水面平行的立式和旋轉軸與水面垂直的臥式這兩大類

對於龍骨水車這種早期農業社會用來灌溉的工藝與設計的智慧結晶,我到目前為止還是沒有機會碰到與操作這種一步一腳印的農作設施,雖然台灣北、中、南部都有可操作與觀光休閒的場域,但截至目前為止還是沒有機會真正體驗到水因為自己腳踩的力量而往上運送的感覺,僅僅就觀察模型來理解大部分的構造以暫時緩解渴望的心。不過如果這項引水的設計若與公園內的健身器材相結合的話,應該不用怕草皮長不起來吧!
灌溉用的龍骨水車是利用外力作功的方式將水的位能提高
也就是可以將水由低水位移動到高水位的方式之一

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