媒體中的科學

在現今行車紀錄器發達的年代，幾乎每天都會出現因為行車紀錄器拍下車禍畫面所出現的新聞，這些行車紀錄器往往也成為警方破案的關鍵證據，但在警方利用這些行車紀錄器進行科學分析之前，各家媒體往往在第一時間就開始進行獨家分析報導。日前(2015/5/4)在台中沙鹿就發生了一起可怕的聯結車車禍，隔天各大媒體幾乎都以頭條大肆報導，其中東森新聞更請了兩位物理老師進行科學分析，節錄如下：

…以這35噸肇事的聯結車來算，產生力量換算下來有400個重力加速度，以3秒鐘內撞擊停止，平均20人或車分散力量，一輛車等於承受20個重力加速度。若用個淺顯易懂的雲霄飛車來解釋，從乘客表情就知道，驚嚇指數破表遊樂園中，垂直下衝的5G大約20層樓高，被這輛聯結車撞到，等同於從80層樓高的5G，下衝轉彎處人體所承受的20個重力加速度。以正常人可承受的重力加速度極限是11G來看，20G幾乎是2倍。

李鋒表示，「物體的運動慣性越大，你要使它停止下來，難度會越高，那大卡車第一個，它的質量本來就很大，第二個它的時速又有70公里。」繁忙的交通路段，聯結車來不及煞車衝撞，難以想像的重力加速度終究造成死傷悲劇。…

(原文網址: http://www.ettoday.net/news/20150505/502202.htm#ixzz3ZVJmHOjy)

翻攝東森新聞畫面

同學們，你們看得懂上面在寫什麼嗎？

1.      以下何者不是我們在物理上常用的力量單位？(A)牛頓(B)公尺/秒²(C)公斤重(D)公克重

2.      加速度的單位為何？(A)牛頓(B)公尺/秒²(C)公斤重(D)公克重

3.      聯結車時速70公里(70公里/小時)，相當於秒速多少公尺(公尺/秒)？(A)19.4(B)1.94(C)252(D)25.2

4.      承第3題，若時速70公里在3秒內停止，聯結車的平均加速度為多少公尺/秒²？(A)23.3(B)6.5(C)0.65(D)84

5.      承第4題，聯結車約35公噸，此時聯結車受力約為多少牛頓？(A)816(B)228000(C)228(D)2940

6.      承第5題，聯結車此時的受力主要由何者提供？甲.煞車所產生的摩擦力，乙.前方被撞的汽車。(A)甲(B)乙(C)以上皆是(D)以上皆不是

7.      李鋒表示，「物體的運動慣性越大，你要使它停止下來，難度會越高，那大卡車第一個，它的質量本來就很大，第二個它的時速又有70公里。」

李鋒老師的這段話，您認為是否正確？為什麼？(A)不對，慣性和物體的質量、速度無關(B)對，物體的質量越大，慣性越大，產生的速度也越快(C)對，慣性和物體的質量、速度有關(D)不對，慣性只和物體的質量有關

    從以上問題的引導，同學們可以看出一些端倪了嗎？

1.      首先聯結車撞擊前方車輛所產生的「力道」，也就是前方車輛的受力，應該用牛頓或公斤重等單位較為合理。

2.      若要用當時物體因煞車所受到的加速度(不是重力加速度喔)來判斷人車的受損情形，也是另一種合理的物理量，但依上述提供的資料與計算，只能得知卡車與所受的的加速度約為6.5公尺/秒²，前方車輛所受的的加速度則還要考慮撞擊的接觸時間與初、末速才能得知。

3.      聯結車在3秒內要停下來，所需的力量約22.8萬牛頓(報導寫23萬牛頓也算合理)，但並非完全由前方被撞擊的車輛承受。

4.      慣性是指物體維持現有運動狀態不變的性質，只和質量有關，不應該將速度考量進去。速度越快，越不容易停下來，是因為所需的受力越大(摩擦力，主要由煞車力道提供)，應該以牛頓第二運動定律來說明更為合適。

在現今媒體發達的年代，存在著許多似是而非的報導，科學正是一個讓我們可以明辨是非最厲害的武器！

省電燈泡省電?!

    一般所謂的省電燈泡，通常指的是燈泡型的螢光燈，也有些沒有燈罩，直接作成螺旋狀，或3U型。一般燈泡就是所謂的鎢絲燈泡，燈泡表面溫度較高，也較刺眼。T5燈管和一般常用的日光燈管(T8燈管)很像，只是口徑較小。其中省電燈泡和日光燈管的原理很類似，都是利用高能量電子使汞蒸氣激發出紫外線，再利用內部螢光物質吸收紫外線後產生可見光，因此燈管的溫度較一般燈泡低(但在燈管兩端還是會發熱)，但多少還是會釋放出微量的紫外線，而一般燈泡就是單純利用電流通過金屬燈絲產生熱效應，當物體溫度達攝氏600~800度左右就會發光，而一般燈泡的燈絲溫度通常都有攝氏2000度左右，玻璃的表面溫度也至少都有攝氏百度以上的高溫。

    所以單純以照明的角度來說，若要達到相同的照度，以T5燈管、省電燈泡和一般燈泡三者來比較，T5燈管的確是最省電的選擇，因為所需的瓦數最小，但若要從環保的角度來說就不一定是T5拔得頭籌了，因為螢光燈(包含省電燈泡和一般日光燈管)的製作與材料較一般燈泡複雜許多，需要有螢光塗料和水銀，加上內部的安定器、變壓器等電路元件，不但使其製作過程更繁雜，更易產生一些對環境有害的副產品，而且這些元件都是不易回收再利用的。但一般燈泡就簡單許多，相較之下對環境的衝擊也較小，這是節能與環保之間的兩難！

    近幾年大家開始選擇節能的產品，也出現了一些有趣的報導：以下節錄自2008年華視新聞的文字稿。

　　……一般人多半都認為省電燈泡最省電，但是實際上，經由測量過後，如果以同樣100度的亮度來比較的話，省電燈泡24W使用的電量是0.3安培，一般燈泡20W就要0.8安培，而T5燈管28W卻只要0.1安培。這樣簡單的電量測試就能發現，以細長型的T5日光燈管最省電。……

　　您看出什麼問題了嗎？

1.從科學的定義來說，所謂的「省電」主要是節省哪一種物理量？(A)

A.      電能，單位：焦耳( J )

B.      電量，單位：庫倫(C)

C.      電流，單位：安培(A)

D.     功率，單位：瓦特(W)

2.依據報導文所述，在「相同亮度」下，用「電流大小」比較何種燈泡較省電的方法是否合適？並說明原因。

指出控制變因的概念(須在一樣的條件下進行比較)，不同發光原理的燈泡在相同瓦數的情況下，可以發光的亮度也不同，因此在比較前先統一亮度是更客觀的。例：相同亮度且電壓一樣的情況下，電流越小就越省電

3.依據報導文所述的測量，省電燈泡、一般燈泡、T5燈管何者的「發光效率」(單位功率可達到的亮度)最高？(B)

A.      省電燈泡

B.      一般燈泡

C.      T5燈管

4.一般在符合歐姆定律的情況下，電能(E)、功率(P)、電流( I )、電壓(V)、時間( t )的數學關係如下：

P= I * V

E=P * t

24W的省電燈泡、20W一般燈泡和28W的T5燈管三種電器同樣插在110V的家用電上，何者通過的電流最小？(B)

A.      24W的省電燈泡

B.      20W的一般燈泡

C.      28W的T5燈管

5.綜上的問題，你認為此報導的可信度如何？並提出你的論點。

不可信，指出結果或許是正確的(T5燈管最省電)，但報導中實驗所使用的物理量、實驗的數據、過程與結論自相矛盾。

可信，指出目前正式的實驗結果的確顯示T5燈管最省電，但仍提到此篇報導使用的物理量、實驗的數據、過程與結論自相矛盾。

◎文中提及的亮度單位為「度」，非正確的物理量

◎如文中所述，以相同亮度來說一般燈泡只需20W，反而是發光效率最高的(最省電的)

◎相同電壓的情況下，功率越小，電流應該也越小(和電器種類無關)，和文中所述不符