2020年6月21日 星期日

浮力教學

浮力的兩個意義
在液體中減輕的重量,這件事很容易從簡易的力圖來說明
但浮力也等於排開的液體重量,這件事如果沒有實驗幫忙就真的要靠想像了

利用溢水杯來接排開的液體
學生很容易理解物體進入多少,液體就被排開多少
因此這部分我就沒有再用實驗來特別強調(時間的抉擇)
把物體慢慢沉入水中,再從彈簧秤的讀數變化
就可以發現隨著物體沒入的體積越多,減少的重量也越多
「那如果完全沒入之後再放深一點,浮力(減少的重量)會增加嗎?」我問學生
沒想到幾乎所有學生都回答「會...」
「所以你們覺得減少的重量和物體進入水的深度有關?還是體積有關?」
「我覺得是深度」學生回答
因為我用塑膠杯裝重物,因此之前的操作並未把物體完全沒入水中
「很好,那我們怎麼確認是深度的影響?還是沒入體積的影響?」
「那就試試看沒入之後再深一點就好啦~~」學生很快地回答
「好喔」我順著學生的想法直接綁了一串的螺絲慢慢沒入水中
「跟剛剛一樣,浮力會慢慢變大耶」學生說
接著完全沒入後我們得到一個穩定的數字
「我再放深一點,你們注意拉力秤的讀數有沒有變化」
「沒變耶~~」學生覺得不可思議
「所以...」,「和深度無關」學生接著我的話回答



....
接下來把塑膠杯內部的螺絲拿出一些變成浮體的狀況
最後彈簧秤的讀數變成0了

接著我們再測量排開的水重
學生很快發現,和浮力很接近
換成食鹽水試試
排開的食鹽水重和浮力幾乎都相差5g左右
「幾乎都差5g,大家可以怎麼解釋...」
我一開始就有提醒他們,我們的電子拉力計和彈簧秤的最小刻度都是5g
「因為本來就會有5g的上下誤差啊~」學生很快的回答
而且剛好都是多出5g左右


雖然結果不是很漂亮
但學生也可以理解從實驗的角度來歸納
浮力差不多和排開的液體重量相等,就算是不同的液體也一樣
這就夠了
一節課搞定,值得~~
但前置作業花了三節課...

測量浮力

浮力是國中理化的一個大魔王
其實原理不難
但相關的名詞和題型變化實在太多
經常搞得學生呼天喊地
浮力是排開的液體重,也是在液體中減輕的重量
這可以利用溢水杯馬上就能做出來的實驗
但學校沒有溢水杯,幾年前自己買了一個
但也不知道塞去哪裡
乾脆自己做一個先

找一個口徑較大的塑膠罐,這樣才方便放東西進去
在塑膠罐上裁出一個大吸管大小的洞
將大吸管用熱溶膠固定在外面
要留意吸管不要伸入瓶內,水溢流的效果會比較好







物體用塑膠杯
裡面放螺絲,可以隨意調整重量
就可以方便變成沉體或浮體

先測試看看,以免上課又出亂子
但我的電子秤最小單位5g
因此最好量測的重量大一點,不然誤差會很大
物重350g

在水中重290g

溢出的水重60.34g(燒杯質量先扣掉了)

換成食鹽水
同樣調整在食鹽水中290g
溢出的食鹽水重60.78g


但比較看看這兩個的體積


食鹽水

水溢出的體積明顯比食鹽水多
這表示甚麼意思?
這就需要老師幫忙引導學生思考的地方了

這部分到時候用浮體來呈現會更理想
結合船在淡水和海水的浮力和吃水量

2020年6月12日 星期五

自製胎壓偵測器防水圈

很多老車都會裝這種氣嘴式的胎壓偵測器
方便又不用請人換電池
但要特別小心的就是防水的問題
畢竟整個電子元件都只靠一個防水圈擋著

我的偵測器換電池的時候防水圈斷了(左邊是正常,右邊是缺防水圈的)


廠商又沒有附備用的
一般的O-ring又太粗
只好自己想辦法DIY一個,不然接下來的雨季就完了

橡皮圈是個好方法
先圈成一個略小於原本防水圈的大小
套上偵測器之後,用液狀三秒膠小心點一點點在凸出的接頭上
千萬不能多
否則溢到旁邊的螺紋就GG了
如果有老鼠尾巴最好先套上再點



等三秒膠乾了之後剪去凸起的接頭
防水圈就搞定了

旋入的時候很明顯感覺到阻力,那就對了~~
這樣要做到水密應該是沒問題的

2020年6月10日 星期三

維修萬向轉軸

我的車用螢幕最近一直跟我鞠躬,實在很討厭
叫他平身也沒用
只好分屍看看他的脖子到底怎麼了

這種萬向轉軸很常見
基本上就是一個球狀的支點
另一側是一個凹槽,凹槽鎖緊後會服貼球狀的支點
因為是球狀,所以基本上可以調整任何方向

但這次鎖緊也沒用
用久了,凹槽和球狀支點已經有點磨損
間隙變大,自然也就失去了摩擦力

基本上不難修
找一個大小差不多的O-ring放在凹槽內,就可以增加摩擦力
也就不會一直低頭了



O-ring在五金專賣店都有的(不是家庭五金喔~)

直流電無線充電平台(發射器)

無線充電的裝置之前已經做了許多
基本上就是將交流電輸入電磁鐵產生週期性的磁場變化
另一端的線圈就可以產生感應電動勢
因此變動的磁場是必要條件
但如果電源是直流電怎麼辦呢?
那就出動電晶體幫忙震盪就好了
不需要動到555,一顆電晶體就可以搞定
電路圖如下

利用雙股實心線繞十圈左右
頭尾各拉一條連接在正極


另外兩條分別接在B極和C極
這樣線圈內雙股的電流方向會相反
而且會交錯產生
就可以有一個極高頻的磁場變化
也就是一個直流電源的無線充電的平台了

拿一個線圈接上LED
一靠近充電平台,LED就被點亮了
越接近也越亮



影片如下

缺點就是電源輸出的電流量較大
上帝是公平的
自然界沒有魚與熊掌兼得這回事


後記
正極線圈端加上1歐電阻
避免電池短路輸出,導致內阻效應增加
反而輸出電流變小
電池只要1.5V即可




直流電無線充電平台(發射器)

無線充電的裝置之前已經做了許多
基本上就是將交流電輸入電磁鐵產生週期性的磁場變化
另一端的線圈就可以產生感應電動勢
因此變動的磁場是必要條件
但如果電源是直流電怎麼辦呢?
那就出動電晶體幫忙震盪就好了
不需要動到555,一顆電晶體就可以搞定
電路圖如下

利用雙股實心線繞十圈左右
頭尾各拉一條連接在正極


另外兩條分別接在B極和C極
這樣線圈內雙股的電流方向會相反
而且會交錯產生
就可以有一個極高頻的磁場變化
也就是一個直流電源的無線充電的平台了

拿一個線圈接上LED
一靠近充電平台,LED就被點亮了
越接近也越亮



影片如下

缺點就是電源輸出的電流量較大
上帝是公平的
自然界沒有魚與熊掌兼得這回事
(和生物無關,純粹比喻,生物老師請見諒)

電子元件的包裝袋秘密

很多電子模組都會用這種黑色半透明的包裝袋 為什麼要用這種特殊的包裝袋呢? 用一般的PE袋或PVC袋不行嗎? 這就要回到電子電路的工作原理來說了 傳統電路主要靠電流來控制電路 電子電路則是靠電壓來控制 (這麼粗略的說法一定會被罵,但無法在三千字內說清楚就乾脆不說了,有興趣研究的可以...