2026年2月23日

科學玩具-簡單機械-扳手

扳手是一種利用槓桿原理來放大力量、旋轉螺絲或螺帽的工具,也是常見且用途廣泛的手工具。當施力在扳手一端時,力會透過力臂的加乘而放大扭力,使其能轉動原本「徒手轉不動」的螺絲或螺帽。

依抓住螺帽的方式又可分為固定扳手(例如開口、梅花扳手),固定的形狀用來套住螺帽,使力量均勻分布,也避免滑牙;套筒扳手則是以套筒完全包覆螺帽,好處是接觸面大而不易滑動,若搭配棘輪,便能單方向轉動;活動扳手有可移動、調整寬度的鉗口,以適配不同大小的螺帽。


原以為它是可以隨身攜帶的鑰匙圈,但實際尺寸大小卻是可握在手上的小扳手
身為一位科技教師,身上隨時有扳手也是很合理的事

活動扳手最大的特色在於可自由調整開口大小,因此適用在多種不同尺寸的螺帽與螺栓上,能以一支工具處理多種規格,適合基礎維修與機械保養,是工具箱中不可或缺的工具。

頭部的可動結構主要是可動鉗口及調整螺桿(蝸輪)所組成。調整螺桿為斜齒,轉動螺桿時,斜齒會推動可動鉗口沿著導軌前後移動,使寬度快速調整到接近螺帽尺寸,並以固定鉗口、可動鉗口牢牢夾住螺帽。為了避免滑牙,也會讓螺帽的受力集中於較厚實的一側。


透明外殼是壓克力製、螺絲固定,結構強度弱
教學示範用的模型跟真實的工具不同,不能處理物件的鬆緊

其工作原理立基於槓桿作用,也就是扳手握柄越長,所施加的力矩(扭力)就越大,能更輕鬆地鬆開或鎖緊螺帽。此外,活動扳手的扳口設計通常比握柄稍微傾斜約15度,用意是讓使用者在狹窄空間中旋轉扳手時能更靈活地翻轉、改變角度,提高工作效率。


2026年2月8日

生活科技-自造-碎紙機助行器

教務處的碎紙機應該有10年了,底下的輪子雖然健在,但是底座下方供輪子插桿插入的塑膠榫眼(榫槽)早就因重量而崩裂,陷入寸步難行而且傾斜的狀態。趁暑輔最後一天的空檔,將碎紙機拉到生科教室,實現放在腦海已久的維修方式。

 
學生桌板一樣可以作為完整的底板,但多出來的邊緣部分超出碎紙機太多
量好層板長度再鋸切,放在砂磨機上修至平整

挑選一塊層板,鋸切成大小適當的兩段。接著量測、定位、鑽孔,以供插桿通過。最後再將兩段層板組合成一片底板,並在接合處加上沾有木工膠、F釘固定的木條強化結構。


拉回教務處之後,使用熱晶土將插桿固定在底板上
安裝上助行板,便又恢復往日的行動力

2026年1月24日

生活科學-錯視覺-反向透視

這幅畫作運用了一點透視法來描繪房間的內部,亦即所有平行於視線方向的線條都匯聚到畫面中心的一個消失點。像這樣的繪畫技巧能帶來遠近和空間感,讓觀看者感覺就像在看一個具有深度感的房間,使得視線自動被引導到房間中間,彷彿可以走入室內。


房間由前景的地板、地毯、盆栽及沙發形成層次感
牆面的兩側區分了不同空間區域,增強了立體感

越遠的地方,看到的尺寸越小,這就是透視法,也與日常經驗一致。房間內部的長方形元素(沙發扶手、牆、門、窗格)也都朝向同一點,讓空間感更具體。若再加入細部光影,例如桌邊小陰影、窗格陰影投射,空間感會更豐富。

問題就是它其實不是一幅平面畫作,而是中央凸起來的立體摺紙作品,也就是中央的白色牆面、掛圖離觀察者是最近的,看起來最近的地面、吊燈反而離觀察者最遠,也就是反向透視的錯視覺,讓空間看似向內延伸,但實際上是向外凸出。


2026年1月9日

生活科學-氣壓-熱水瓶

早期的熱水瓶常用氣壓給水的設計,主要是利用空氣壓力差來將熱水從瓶內向出水口推出。使用的方式就是手動按壓瓶蓋頂部的圓形按鈕(以前的按鈕很大),當氣壓泵浦被壓縮時產生壓力,並將氣體壓入熱水瓶內(水面以上)的空間。

氣體進入瓶內對液面產生壓力,然而內部氣壓並無法壓縮液體,於是只能將液體壓向導管(在瓶底,才能將瓶中大部分的水推出,連接出水口),最後液體才由出水口出來。少了些許液體後,瓶內水面下降,氣體佔有的空間隨之增加,使氣壓減少,水流隨即停止。

出水口附近還有重要的逆止閥,除了控制液體的流出與停止,也防止液體與氣體回流。另外,除了加強瓶蓋的氣密性,提升氣壓工作效率外,還有就是不能讓氣壓過大,進而導致泵浦、瓶體破裂的氣壓安全閥。

雖然手動按壓方式具有結構簡單、使用安全、不需電源、低故障率的優點,但像是受限於壓力而使得出水速度慢、無法精準控制出水量、氣壓泵浦老化、漏氣等缺點也促使電動泵浦的問世。

 
電動供應飲料的le Petit Julien(尿尿小童)和Merlion(魚尾獅)
但不能使用在碳酸飲料上咦?產品的賣點不就是要喝啤酒嗎?

使用者只需輕觸按鍵即可利用控制板啟動微型電動泵浦,便能自動送氣產生穩定的氣壓將水推出,出水後,控制板再關閉氣泵,使內部氣壓釋放或穩定。但省時省力之外伴隨而來的缺點則是需要電源,遇停電無法使用、有電路故障的風險。