2012年12月30日

生活科學-熱學-除霧電熱線


日常生活中所使用的電器,像是家裡有的吹風機、電熨斗、電暖爐等等,都是電流熱效應的應用。不過說到熱效應,就不能不提到我在汽車後車窗上的除霧電熱線所交的學費。
中間部分的加熱線是平均分佈的,然後往兩邊延伸
為了不遮住駕駛人的視線,通常加熱區不會在這兒

小時候會發現家裡大人開車,都會在駕駛座旁放一條毛巾,這是用來手動除霧的方式,但邊開車邊擦擋風玻璃未免有些危險,而且如果是駕駛人擦不到的地方呢?例如後方的玻璃。
必須用閃光燈才能拍出它的樣貌,不然的話,它會被隔熱紙掩蓋住而看不清楚

那是一個下著磅礡大雨的日子,在從以前服務的山區學校下山返家途中,車內的溫暖水蒸氣因遇冷而凝結在車窗上,形成駕駛人視線上的障礙。在開冷氣也收不到良好效果的情形下,這時我靈機一動,按下科技給予人類的美好禮物-後方玻璃的除霧鍵,不一會兒,果然發現凝結在車窗上的霧滴都不見了。不用親自下車到後座去擦掉妨礙視線的東西,真令人開心!
加熱線延伸到旁邊後,可不一定是直線延伸的
而且加熱區也不是一定連貫的(左圖的加熱區有斷掉,右圖是連在一起的)

然而此舉卻是繳交高額學費的開始。到了平地之後,雨勢漸減,車內的霧氣也不再那麼重,然而我卻忘了一件事-將除霧鍵按掉,就這麼一路開回家。行經家附近的路橋時,突然「碰!」的一聲,眼角也瞄到後方傳來一陣青光,嚇得我頭一縮,那時我還沒意會到是我的車子的問題,頻頻張望聲音的來源,只看到交通警察一直看著我的車尾。
每一條加熱線延伸到旁邊後,會連結到共同的熱源(深褐色的部分)
我的後車窗就是從這個地方開始碎裂的

定神一看,後方玻璃開始呈現蜘蛛絲狀的裂痕,劈啪劈啪地延展開來,哇!我的後方擋風玻璃因為過於膨脹而碎裂了!那天,剛領到的4800輔導費就這樣掰掰了,好貴的學費呀。

科學玩具-光學-硬幣消失貯金箱


這是個會讓硬幣消失的貯金箱,是這次出國下飛機之後所發現到的第一個科學玩具。共買了兩款造型,一個是用來慶祝第一次去日本,另一個則是適逢東京迪士尼25週年慶。雖然早就知道這個玩具的存在,但要擁有它還真是可遇而不可求呢!
從正面的透明壓克力板看進去時,會看見米奇搭乘著氣球懸浮在貯金箱的正中央位置,而且四面八方沒有任何支點!若想從其他方向一窺究竟,就會發現箱子上面有一道縫隙,大小剛剛好可以放進硬幣,箱子裡面則是黑漆漆的,無法看出端倪。
如果把硬幣從縫隙投入貯金箱中,那麼硬幣會不會砸到箱子正中央的米奇,而讓它發現萬有引力呢?千萬別想太多,這個貯金箱之所以令人嘖嘖稱奇,是有原因的。投進去的硬幣不但沒有如眾望所歸的K到米奇,而且雖然能聽到硬幣入箱的聲音,但卻看不見硬幣的蹤影!
這其實是一個利用平面鏡反射定律來延伸應用的光學玩具。箱內有一塊斜放45度角的平面鏡,剛好是在箱子的對角線上。為了掩人耳目,箱子內部會貼上簡單的幾何圖案來掩飾鏡子的存在。最後只要在鏡子上貼上半隻米奇造型的玩偶就可以了。

咦?半隻?有沒有搞錯啊?明明映入眼簾的是一整隻完整的米奇呀!其實另外那半隻米奇是左右相反的虛像,是由平面鏡的反射所形成的,實物和虛像大小相等,物與像在界面上合併之後,讓人看上去會以為是完整無缺的個體。
要了解平面鏡成像的原因,就必須先知道所謂的反射定律(其內容之一,就是入射角必定等於反射角)。即使物件為非點光源,射出許多光線,但都會在鏡面上遵守反射定律,稱之為「鏡面反射」,而這些反射之後的光線進入眼睛之後,便組合成影像。
硬幣進入縫隙中,是滑到鏡子的後方,由於硬幣本身不會發光,再加上箱內沒有光線可以通過平面鏡,從前方的透明壓克力板當然看不到「消失」的硬幣。
其實如果觀察力夠強,在箱內的上下左右都可以發現物與像對稱的事實。例如,箱子下方和後方的圖案對稱,另外在左右兩側的圖案也是對稱的哦!甚至連影子都會被「複製」呢!

生活雜記-出國前夕


今天就要出發去日本了,帶著妻小一起去外面看看走走,畢竟那是當時老婆在剖腹產時所答應的事。想起來從上次的第一胎已經過了六年了,期間經歷過大大小小的事,直到今天這個承諾才算兌現,多麼希望她們能開開心心的。小朋友一直記著坐飛機的日子,每天都會提醒大人再過幾天就出國了,今天也是。一大早就起來了,而且只叫一次,可見他也一直期待著。

也先跟大家拜個早年,過完年再繼續分享教具心得吧。希望在國外也能有不同的科教新體驗,也希望有用心體驗和新奇的玩具。