2013年1月21日

科學玩具-運動學-手動液體離心器


各縣市政府在增設特殊景觀及地標的時候,常常參考國外都會區的考察報告。所以都會有一些國外的影子在,包括公共設施、造景及室外藝術品都是。不過,參考歸參考,把人家前半套學回來之後,後半套的維護和保養卻是令人不敢恭維,真的像丟在那邊沒人管的樣子,任憑它風吹、日曬及雨淋。
這柱狀體是什麼?裡面的液體是做什麼用的?
它也位於台南科學園區裡的「三抱竹路」轉角

由於物體具有慣性,慣性指的是物體維持原本運動狀態的特性,質量越大,慣性就越大。因為原本的水是靜止的,所以要擾動時就必須克服柱內水的慣性才行,裡頭的水量不算少,所以剛啟動時非常費力。
裡面有各種不同顏色的液體,的確為園區內增添了不少色彩
遊客可以選擇自己喜歡的顏色去把玩

流體當中每個部位的流動速率不盡相同,就如同我們在泡咖啡或牛奶時,攪拌的動作會使得液面中間凹陷下去。旋轉中的液體中央凹陷的原因,是因為中間的流速快,離心力大,易於向外流動;但是外圍和容器有接觸的的部分流速慢,所以來自中央部位的液體通通往外擠,使得外圍液體的高度比較高,因此造成漩渦的現象。

一但船隻陷入海洋的漩渦中,那能脫離險境的機會微乎其微。不過最誇張的還是電影「神鬼奇航3」中的場景,船上的人們邊想逃離漩渦,還能邊在船桅上盪來盪去打鬥呢!
底部有旋轉用的爪狀葉片,當底部扇葉旋轉時,就會對內部的液體造成擾動
如果扇葉持續旋轉,就能讓越來越多的水跟著流轉

這種裝置的動力主要是利用底下的把手傳動裝置,主要是齒輪和槓桿等簡單機械的組合。像左上圖中,那個把手和軸心其實是一種省力的輪軸。不過,因為輪和軸的半徑差異上並不是很大,所以省力的比例上並不是很優,轉起來很累。
如果能將水柱整體轉動,就會讓頂部開始出現漩渦
中央部份因為沒有跟周圍容器的摩擦力,所以是旋轉比較快的部位
轉動得越快,離心力一大,中間凹陷的效果就看得出來

有看到最右邊那隻藍色的的液體液面比別組低嗎?肯定密封沒完全,水都蒸發光了
而中間這支黃色的則是渾濁到一個不行,還有不明懸浮物體

為什麼我會在文章第一段這樣說呢?原因就在於當我停下來時,興沖沖地跑過去玩,把手轉沒幾下,不但覺得很難轉,而且還黏黏的!很難轉的原因是把手的鐵條已經彎曲變形,根本不呈90度,無法達到最大轉矩,想必是沒有公德心的人破壞的。但讓人更生氣的是手沾上不明液體而黏黏的,原來在長期烈日曝曬下,塑膠軟墊把手中的塑化劑都溶出來了,當場用完一包面紙都擦不乾淨,面紙屑還黏在手上搓不掉,回家之後還得用洗碗精洗了好幾次才覺得不黏,實在有夠誇張!

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