zfang の 科學小玩意

告訴自己，無論在任何地方都可以找到與科學有關或是有意思的事，這樣的想法常常給自己的生活少了乏味而多了許多趣味，也因此衍生出一篇篇由生活情境而發想的部落格文章。 

這張相片多年前是在一家小吃店吃飯時隨手拍的，那頓飯吃的是什麼已經忘了，而這張相片卻躺在硬碟中好久好久。

這張相片有啥特別？電扇、鏡子，都是科學。

可以觀察到電扇葉片迎風處的塵埃特別多(何處惹塵埃~電風扇越吹越髒？ )；而鏡子本身，也能衍生出不少光學原理。還有呢？我注意到時鐘上的彩虹。

小朋友看到我拍的相片問道：『為什麼要拍這個彩虹的時鐘？』
『妳看看，它有什麼特別，或是怪怪的地方？』
翔翔看了看，然後對我說，『是不是因為它的彩虹只有四個顏色？』 有觀察也有與舊經驗做比較，『你們各畫一個彩虹給媽媽！』

這是翔翔畫的彩虹，彩虹的顏色是紅橙黃綠藍靛紫，七彩耶！

但，翔翔的彩虹似乎怪怪的，『弟弟畫錯了！』小蒨說。
為什麼呢？

看看小蒨畫的彩虹，卻是紅在外紫在內，同是七彩~二人的順序不同。

這是之前看到在崙背鄉間看到的單道彩虹。

『翔翔畫顛倒了。』真正的彩虹是紅在外，而紫在內。
姊姊很得意，弟弟則噘起嘴。
帶著姐弟倆換個角度來看，『姐姐畫得很好，有注意到顏色與順序，妳畫的是第一道彩虹！但弟弟沒有畫錯，其實弟弟畫的是第二道彩虹喔！』
我再秀出另一張相片，告訴他們， 『紫在外，紅在內的就是第二道彩虹，第二道彩虹的名字叫做霓。 』

虹與霓，都是雨後美麗的自然現象。(在德國烏茲堡黃昏時拍攝的)

同樣的道理，我們能說小吃店食中上的彩虹畫錯了嗎？小吃店時鐘上的圖案，如果不是把虹畫錯，那麼~它畫的就是最特別的霓了！

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『媽媽，ㄋ一ˊ怎麼寫？』小蒨問我。
我寫給她看，霓就是雨兒，雨的小孩！
突然想到，中文字裡，霓是雨兒的組合，而為什麼虹是虫(ㄏㄨㄟˇ)部，虫工呢？

就在幾天前，看到科博館龍年話龍的展覽資料，我的疑惑解開了。

原來，用現在科學角度來解釋傳說中的龍，龍的出現有很多是與自然現象有關。

例如龍捲風，它是可怕的龍，由下而上竄上天；極光在古代人眼中也是一種龍。

至於"虹"，原來也是龍呀！

『虹是龍的最直接原形，因為虹有美麗具體的可視形像！』專家如是說。

如果彩虹是龍，應該是個幸福美麗的龍吧！

後記：
提到霓，想起一個小插曲。
五權某同事的女兒叫做霓冠(ㄋ一ˊ ㄍㄨㄢ)，冠讀音若讀成四聲常容易與泥罐產生諧音。同事曾說：『女兒的名字是出生後算命師與長輩挑的，唸起來很奇怪，想幫她改名字。』
隔了二年再遇到她，問起她：『女兒的名字改了嗎？』她卻告訴我：『本來是想改，但妳說「霓冠是特別的名字，這名字有意義。」所以我就不想改了。』
我告訴她什麼？隔了這麼久有點忘了。
『妳說小朋友名字是一種漂亮的顏色！』她提示我。
哈~想起來了，我是這麼說的…..『霓冠，表示霓之冠，而霓最上面的顏色是紫色，所以~霓冠就是紫色呀！』(欲知詳情，請反白)

後記的後記：
看我說別人的名字有意義，小蒨也問我，她的名字有沒有特別的意義？”程奕蒨”這名字是婆婆拿去給算命師算過，寫了三個我們再挑的。如果老實對她說沒有意義，這小丫頭肯定會很失望。
我想了想，然後大聲說：『妳的名字超級有意義！』
拿了張紙，寫下她名字的：『妳看，ㄔㄥˊ 一ˋ ㄑㄧㄢˋ可以寫成×1000(乘一千)，也就是×10×10×10(乘十、乘十、乘十)，乘十就是誠實呀！』
『而且，十還乘了三次，除了代表”超級誠實”之外，10³(十的三次方)還代表”立方”，ㄌ一ˋ ㄈㄤ就是媽媽呀！』
在可愛女兒的名字中看見自己，我這事後諸葛的說文解字，小丫頭滿意嗎？
呵呵~顯然太滿意嚕！

雨後的彩紅透過水珠折射是彎彎的，但偶然看到被玻璃折射的彩虹，卻是直直的呢！


真好奇~古代人有看過這種直直的彩虹嗎？在他們眼中它會是什麼龍呢？

福科國中位在小山坡，坐擁藍天白雲，校舍建築也特別，附近又是新興商圈，我喜歡這種開闊視野，因此常會望天看遠。

這天，在308上課一半到辦公室拿解答，回程時不經意地又將目光往遠方望去。

空中走廊後方白色建築物是有名的"水果"咖啡，高高架起的則是棒球打擊場。

咦，”水果”咖啡館的屋頂，怎麼出現了異象？

兒童節，小蒨的學校送每個小朋友一組吸盤球，搭配一組綁有鬆緊帶的塑膠盤做為手套。

吸盤球上有許多小小的吸盤，只要將球丟出，就能吸在光滑平面上。

吸盤球上的小吸盤約32個，可以一一取下搭配在自製弓箭的箭頭上。這個吸盤球還會亮，小蒨當成寶，看到姐姐有，翔翔也想要一個。想起家中還有一款的不會亮吸盤球，恰巧送給他。但他說......『這個根本不會吸！』

是不是翔翔不會玩？告訴他，『吸盤球的吸盤在在光滑平面才有吸附力。』姐姐也幫忙測試，發現~吸不住不是光滑面的問題。

仔細觀察，正常的吸盤該是喇叭狀，被擠壓後才會變成貼平吸附牆面。

吸不住的吸盤球上好多吸盤都變形了，有的已經失去彈性，外觀也扁扁平平的。

猜猜，哪一個才是好吸力?

吸盤要貼在光滑的表面如玻璃、磁磚等，若是在凹凸不平的水泥牆面，容易使空氣流入吸盤內，當內外壓力接近，吸盤就會吸不住而掉落。另外，吸盤貼在牆面前沾點 水，可以將邊緣的細縫填滿，增加密合度也比較容易吸附。不過，安裝時間一久，吸盤還是會變形使空氣慢慢跑入，吸盤就會自動脫落。汽車的行車記錄器附有一種強力吸盤。

配合加壓片與拉桿的設計，將空氣強力排出，讓吸盤與吸附面(例如擋風玻璃)密合。

加壓片並能防止橡膠吸盤回復原狀或變形。

吸附力這麼好，這種吸盤怎麼取下？很簡單，只需將壓桿扳起，抓取凸起的吸盤一角讓空氣進入，就能輕鬆將強力吸盤取下囉！

許多人都以為吸盤是被牆壁吸住，其實吸盤是被大氣壓力壓住的。將吸盤緊貼光滑面把內部空氣擠出，吸盤的內部壓力變小，外面的大氣壓力就會把它壓住。而吸盤的造型也不一定是圓形，家裡也有小熊造型的吸盤。只要吸盤內的壓力小，外面大氣壓力大，就會讓吸盤緊緊地與吸附面密合！

有些吸盤附有掛勾，貼在牆上還能載重。以大氣壓力一平方公分1公斤來算。一個10平方公分的吸盤，可承受了10公斤重大氣的力量。但要注意的是，大氣壓力以10公斤重的力量來壓住吸盤，但並不代表吸盤就能吊掛10公斤。也就是說，在垂直吊掛物品時，受10公斤大氣作用力的吸盤掛勾，其載重量卻可能不到1公斤，為什麼？

這與最大靜摩擦力有關。最大靜摩擦力與受到的正向力成正比，最大靜摩擦力=靜摩擦係數×正向力。 摩擦係數多小於1，若大氣壓力提供的正向力為10公斤，靜摩擦係數=0.3，最大靜摩擦力可能只有3公斤。

也就是說，吸盤掛勾的承重量要考慮吸盤與牆面的摩擦力，當吊掛的重物重量＞最大靜摩擦力(能荷重的最高限度)，吸盤就會掉落。承受重物也會使吸盤局部變形(強力吸盤的加壓片便是防止變形)，只要有空氣進入，吸盤的吸力就會降低，一下子~就吸不住了。

通常大吸盤比小吸盤有較多的載重量。這是因為面積大受到大氣壓力作用力(垂直接觸面的正向力)越大，最大靜摩擦力也越大，因此能承受的重量也越多。

回到吸盤球，小蒨投手架式不錯！

至於當捕手嘛......好像就被球嚇到而遜掉啦！

這個填充彩色保利綸球的米奇造型髮飾，原本應該是小蒨的寶貝髮飾，卻成了媽媽的科學小玩意。為什麼呢？

保利綸為何會反重力？顯然是受到比重力還大的吸引力。這吸引力來自靜電，來自小蒨頭髮與髮飾間的摩擦。塑膠殼產生的靜電，將裡頭不帶電且輕的保利綸球吸引上來。相片是最近幾天在高鐵車上補拍的(此時的天氣較濕熱)，我將髮飾在衣服上抹幾下，就使塑膠殼產生靜電。

"摩擦起電"的方法多用來使絕緣體產生靜電，藉由二物質得失電子難易程度不同，在摩擦時發生電子轉移，失電子的物質表面帶有正電荷，得電子的物質表面則帶負電荷。還一種靜電的產生方式是"感應起電"，透過帶電體的感應，而使原本不帶電的導體產生電荷分離的現象(此現象稱為靜電感應)，再透過手的接地將電子導入或導出，使多餘的電荷被中和，而讓導體帶有電荷。

感應起電最重要的步驟就是”手的接地"，那麼將手指頭碰觸髮飾的塑膠外殼，被塑膠殼吸引的小球會怎樣？

這天中午，幾個12班的學生來幫忙修竹筒砲管。 看著實驗桌上盛滿水的二尺魚缸，這是先前為了做浮力實驗而帶來。暫時用不著，就請學生們順便幫忙把水倒掉。

灌滿水後，整個缸的重量不輕，要將它搬運移動可不簡單。二個學生慢慢抬起魚缸，打算移到水槽邊，傾倒裡頭的水。魚缸真的很重，這方法費力且危險。

於是建議他們：『ˊ可以先用大燒杯將水舀出，等水缸內的水量減少，再把魚缸搬起來。』
『老師，不必這麼麻煩！』學生奕任說， 『我們可以用”虹吸”的方式來做呀！』
帥！我怎麼沒想到？

奕任的反應很快，雖然課業上未盡全力，但做起實驗與活動，永遠是搶第一，熱情又投入。312的理化考試成績總是殿後，但每次的活動反應卻總是最好的，表現常常超出我的預期，之前利用吸盤吸講臺抬人的實驗，就是12班的演出。

找來一根長軟管，奕任在裡頭灌滿水，再將管子一頭浸入魚缸中，此端為入水口；另一端放在排水槽，為出水口。只要出水口的高度低於入水口，魚缸中的水就會流出來。

軟管很輕會飄，飄出水面，入水口管內若是有空氣灌入，虹吸現象就被破解了，怎麼辦？一直拿著軟管手會痠，學生順手拿來漏斗套上去，這下~飄不起來囉！

套上漏斗後的喇叭造型還滿可愛的，連出水口也套一個！

再取來另一條軟管，依樣畫葫蘆。嘿~來個雙管齊下。

於是，善用虹吸原理的學生，就讓時間去解決須要花力氣的倒水工作嚕！

教理化，最想教出什麼樣的學生？對我來說不是教出考試的100分，而是看見學生能將知識用於解決生活問題，最是開心！

附註：

1. 虹吸原理必須先讓管子內充滿水，當出水口的水被重力拉下時，會在管內造成短暫真空，後方的水因為重力和水分子的吸引力而流動至前方的空位，接續流出。另一方面在入水口端，受到大氣壓力與水分子的吸引力形成短暫”水往上流”的情況。也因為大氣壓力，這端的垂直高度不能超過10m！理論上，只要出水口比入水口的水面低，水就可一直持續流動，直到水面與入水口等高。

2.我們的雙管指得是二根出水軟管，真正的『雙管齊下』是比喻一件事情二個方向同時進行，或同時使用兩種不同的方法把一件事做好。故事出自：唐朝有個畫技高超的人，能用單手握雙管毛筆同時作畫，一管毛筆畫松樹的主幹，另一管畫枝葉，而且畫得生動逼真。因此人們便稱其作畫技巧為『雙管齊下』。