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物理狂熱系

原來是這樣!科學原理製作的小裝置

2015/12/24

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前衛紙鎮?竟是不倒翁
不倒龜殼球

和想像中的不倒翁完全不同,表面布滿機械切割痕跡,不明講還以為是造形前衛的紙鎮,龜殼球和傳統不倒翁一樣,有著扳不倒的特性,無論擺放哪一面,過些時間總會滾回原狀。打破外界對不倒翁「頭輕腳重」的刻板印象,這顆球由鋁合金打造,奇異造型如印度星龜的龜殼,這種烏龜即使腹部朝天,也能自行翻回原狀。不倒龜殼球學理名稱叫岡布茨(Gömböc),學界最早認為此種形狀只是流於理論,直到二○○六年匈牙利學者製造出來,將一份完全均勻的材質經過精密切割變岡布茨外型,就成了不倒翁。瞧它在桌上搖搖晃晃,好比上班族經歷無數職場風浪,最後總能站穩腳跟。


主管桌上最愛的經典單品
牛頓擺

若票選百大辦公室玩具,牛頓擺絕對入選前三名,出現在眾多電影辦公室場景,也是和主管桌最速配的單品。聆聽牛頓擺固定的「答、答」聲,情緒波動也漸漸平復。操作簡單,原理卻無法一眼參透。拿起鐵球正是賦予重力位能,放手後便轉換成動能,右邊舉起幾顆,左邊就會對應的彈起幾顆,這叫作「彈性碰撞」,是動量守恆的結果;就如同打撞球的「定桿」,母球碰撞子球後原地停住,而子球以原先母球速度往前跑。將上述物理知識做為你和同事、客戶開啟話匣子的談資,才是牛頓擺的附加價值。

用USB放閃電的魔力球
電漿球

球體內的扭動閃電看似嚇人,其實安全得很,如此絢爛效果要歸功於高壓電和低氣壓狀況下,產生的「氣體放電」(Discharge),形成數條不規則的閃電竄流,當你用手指緊貼玻璃表面,會暫時改變電流迴路,氣體放電沿電阻最小的路徑通過,就聚集在指尖。如今電漿球以USB驅動適合在辦公室使用。除了基本的欣賞、觸摸,它還有進階玩法:拿一根日光燈管(長條、圓形皆可),玻璃管部分貼近電漿球會自動亮起來,一手摸電漿球、一手握燈管也有相同效果,原理是球體底座的高電壓激發燈管內的汞(水銀)產生紫外光,照到管壁的螢光劑就發亮。


數學曲線也能創作禪繞畫
利薩如曲線沙擺

這組沙擺畫完一次圖形最少須等上一、兩分鐘,準備過程幫助沉澱心情,轉移當下的注意力,令你暫且忽略壓力源頭:首先在沙盤內鋪滿細白石英沙,記得細心撫平,表面高低起伏會描繪得不太清楚;再來,輕輕的將重錘架上沙擺,任意擺動後放開手,重錘在盤中四處游走,看似毫無規矩其實有跡可循。沙擺由兩個重要零件構成,分別是連接重錘與黑色支臂的V形鉤子,以及掛載重錘的小鐵環,它們各自掌控「前後」及「左右」的震盪,重錘在沙盤勾勒又像圓形、又似橢圓的複雜花紋,不同角度擺盪圖案互不重複,法國數學家利薩如(Lissajous)鑽研這類曲線,因而取其同名紀念。利薩如曲線原本運用於電子學,可在示波器裡檢測頻率和相位,由於圖形極美,澳洲廣播公司、麻省理工學院林肯實驗室等,皆以此曲線為基礎,設計專屬LOGO。

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