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動力時代的開端!認真解析《Dr.STONE 新石紀》EP.20

作者:C.蔚晴(冨樫模式)│Dr.STONE 新石紀│2019-11-16 19:48:20│贊助:60│人氣:1410
一、電話

 電話是一種可以接受及傳遞聲音的遠程通話裝置,其語源來自希臘文的「τῆλε(遠)」和「φωνή(聲音)」,中文的「電話」一詞則是來自和製漢字「電話」。電話的專利權由加拿大發明家貝爾(Alexander Graham Bell)所有。

 ●早期電話機的原理


 最原始的電話機,是以電磁鐵為媒介將聲波與電訊號互相轉換。
 聲音的本質是一種振動,電話的收話器中裝有一個可以隨著空氣振動的金屬薄膜。當聲音的振動傳入,金屬薄膜與其背後的永久磁鐵間的距離也隨之改變,此時便因為電磁感應而生成感應電流。很明顯的,傳入的聲音波型不同,金屬薄膜的振動模式也不同,因此每一組聲波都會產生獨一無二的電訊號

 當這組電訊號透過電纜傳到接聽者的電話後,又要如何恢復成聲音呢?很簡單,只要把上面的動作倒過來即可。傳來的電訊號觸發一組電磁鐵,磁力強度會隨著電訊號的波型改變,吸引金屬薄片的程度也隨之改變,產生相應的振動。這些振動接著便回復成輸入端的聲音,被我們聽到。

 較近代的電話機,收話端則改用附有一片薄膜的碳粉匣。薄膜產生振動而壓縮碳粉,整個碳粉匣的導電率便會隨著碳粉密度而改變,進而產生不同大小的電流。

 ●電波訊號的發送

 若要做到遠端通話,則必須通過電磁波發送上述提到的電訊號。電波發射器(或稱天線)的內部通有穩定交流電,穩定的交流電場會產生穩定的電磁波。當電訊號被導入,就會改變電流的狀態。根據細部的電路板設定,可以調整的參數包括了電流的振幅、頻率和相位,從而發出不同波型的電磁波。

 而收到電磁波後,同樣的也可以經由反向操作,將電磁波轉換回電訊號。聲音、電訊號、電磁波三者之間的互相轉換,便是無線電通訊器的核心原理。

 ●訊號放大器

 隨著傳遞的時間經過,電流的振幅會隨之下降,也就是能量被耗損了。此時,能維持相同的頻率和波型、但將電流振幅放大的裝置,便是放大器
 以往所使用的放大器是以真空管製成,但由於真空管體積過大及保存不易等缺點,現在多被半導體所取代。至於詳細原理呢...等到之後真正要製作這些電子元件時再解說吧(被打

二、棉花糖機

 棉花糖(Cotton candy)是一種常見的小吃,它的原形是義大利的一種甜品,將糖加熱攪拌後快速拉出糖絲製成,製作非常花費人力,因此在當時是貴族食物。現在我們熟悉的棉花糖機在1900年代的美國被發明,通過快速旋轉金屬桶,讓熔化的糖液因離心力從側面的小孔中噴出,再以木棒捲成棉花狀。


 棉花糖最大的特色,就是結構中含有很大的空腔,使得它體積看起來雖大,實際重量卻很輕。基於這個原理產生的應用,除了千空拿來製作金絲之外,2016年一群美國科學家更將其應用在生物材料的製作上。


 長久以來,用作組織填充物的生物材料面臨著體積過於龐大,以至於生長在內部的細胞無法有效的接收到外部供給的養份這樣的問題。此時,棉花糖機就派上用場了。這些科學家將熔化的生物材料以棉花糖機製成細緻的網絡結構,讓細胞附著在上面生長,成功的解決了這個問題。

三、齒輪

 齒輪(Gear)是一種以齒咬合傳遞動力的機械裝置,最早的記載可以追溯製古希臘科學家亞里斯多德阿基米德。齒輪精巧的傳動可以通過調整兩個齒輪間的齒數和接合模式來獲得期望的力學效果,包括控制傳動方向、速率等,更可以配合軸承齒條構成複雜的傳動系統。

 兩個互相咬合的齒輪,在轉動時會精確的維持每次同時移動一齒的運動模式。因此,當動力從齒數多的齒輪傳向齒數少的齒輪,轉速便會加快,也就是所謂「費力但省時」的機械。日常中常見的變速腳踏車便是透過在不同齒數的齒輪組之間切換,來達到調整速度的效果。

四、水車
水之呼吸.第二型 水車

 水車(Water wheel)是一種利用水力產生動力的機械裝置。水車的起源很早,相傳古希臘人在西元2世紀左右便懂得製造水車,中國人更是在西元1世紀以前就已經設計出水車的農耕設備。據記載,魏明帝曹叡曾經改良過龍骨水車的設計,甚至還造出一座水上樂園來呢。

 現代人藉由水車來將水力轉換成為電能,也就是在一段有水位差的地方設置水車,用水流帶動水車轉動,從而推進發電裝置。雖然不知道阿鉻突然嗑了什麼會想跑去做水車,但這意外的造就了能源的大躍進。

 不過啊...這兩位做出水車可不是零知識啊,千空你之前不就教過他們怎麼做水車了嗎↓



【本週總結】
提及的科學議題:4
可行的:3+?
不可行的:?

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づく...
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留言共 7 篇留言

宇宙吃貨胖宅貓
認真的解析喵

11-16 19:52

C.蔚晴(冨樫模式)
做這個很辛苦啊[e26]11-17 20:30
荷月晴(極度怠惰ver.
誒對吼,都忘記那個竹輪水車了XD

11-16 20:06

C.蔚晴(冨樫模式)
可能因為是超級低配版,所以連千空都忘了[e35]11-17 20:30
黑子
對阿,水車不是之前出現過了XDDDD

11-16 20:40

C.蔚晴(冨樫模式)
可能之前沒教過他們這叫水車[e35]11-17 20:29
有田學測大ㄐㄐ春雪
電話的原理真的複雜

11-16 22:04

C.蔚晴(冨樫模式)
原理其實不難懂,但是能不能真正做出來又是另一回事了11-17 20:28
消失的月亮(~I am God~)
順便說個關於電話的逸話:傳說貝爾當初找了大文豪馬克吐溫問他要不要贊助,結果馬克吐溫聽了原理後還虧貝爾的腦洞比他還會開(所以沒把這當一回事)

11-17 00:05

C.蔚晴(冨樫模式)
找文學家贊助科學研究是否搞錯了什麼(笑11-17 20:28
木頭豬
盾牌齒輪的圖超帥誒,不放一張嗎?

11-17 08:11

C.蔚晴(冨樫模式)
好看的圖太多了,不可能全放啦[e26]11-17 20:27
吼搭啦
話說那個爆衣的科學原理呢?

11-17 19:52

C.蔚晴(冨樫模式)
嗯...熱脹冷縮(?11-17 20:24
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