2013年1月12日

科學玩具-能量-發條搖擺人


重複著搖擺肢體的動作,像不像韻律操節目中的老師
只是,它們的能量從何而來?

國中教材都會提到伽俐略做過的斜坡實驗。球沿著光滑斜坡滑下時,位能轉換成動能,也就是說,球在斜坡上滾動時,不論是向上還是向下,都是位能和動能之間的轉換,而且在沒有其他能量散失的情況下,就能滾動到對面斜坡的相同高度,稱之為物體的慣性
這是正面,腹部中間有一個圓盤,圓盤會進行圓周運動
帶動左右兩邊的H型支架,讓腰部和手部不斷地左右擺動
手上的小洞可以插小木桿,木桿上想黏旗幟或盤子都可以是有趣的特技表演

也就是說,在僅有重力而無其他外力的作用下,通常我們會把力學能當作守恆。例如物體從高處自由落下時,物體的部分位能轉化成動能,因此位能逐漸減小,動能逐漸增大,但在任一時刻,動能與位能的總和不變,就稱為力學能守恆
這是側面,雙手沒有動力,僅靠橫桿連接在身體上
會擺動是因為內力的關係,當身體像左擺,雙手就會向右擺,反之亦然

但這終究是理想狀況。能量在轉換的時候,總是不能避免地因為機械摩擦而產生熱,熱也是一種能量,所以也會傳遞或轉化。而在傳遞或轉換能量的過程中,應該是說所有的能量總和恆定不變。如此一來,就是我們在基礎物理中所說的能量守恆
這是背面,動力來源是可以轉動的發條裝置
發條是將能量儲存在彈性物體內,稱為彈力位能,是一種潛能
彈力位能釋放之後就變成讓主體運動的動能了

由於能量在釋放的過程中,雖然大部分是轉換成動能,但是摩擦力還是讓機械效率恆小於1,所以這一類型的玩具在無法持續上緊發條的限制之下,終究會停擺。必須重新輸入能量之後,才能再次活動。
它的雙腳其實會以細微的幅度橫向移動,你可以比較看看它是不是往左邊移動了

便利商店最近推出一款有六種造型的搖擺人,一隻99
我之前買照片中的這一種,一隻不到40元耶

但人可不一樣,學習是要自動的,而且是終身的事。即使當了老師也一樣,要主動學習、吸收新資訊,更要能運用新式的教學媒體,不要因為環境穩定而失去了提升自我的動力,讓內心變成一灘死水,只會照本宣科。況且求新求變並不是漫無目的的吸收,而是要汲取對自己風格有利的,讓自己成為識別性高的人才。如果教書老是同一套,僵化而不求變化,如何引領出學生的創意?每一科老師都該如此,不是嗎?

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