槓桿

槓桿                     資料來源：維基百科

 

大約在西元前330年，亞里斯多德在著作《機械問題》（《Mechanical Problems》）裏，對於槓桿有詳細的論述，並且基本而言使用虛功的現代概念推導出槓桿原理。^[6] 西元前3世紀，古希臘科學家阿基米德在著作《論平面圖形的平衡》裏用幾何方法推導出槓桿原理，^[7] 並且宣稱：「給我一個支點，我就可以撬動整個地球。」

槓桿
遵守槓桿原理，置放在槓桿上的兩個重物呈靜力平衡狀態

靜力平衡的槓桿。

由於槓桿內部有一點為固定點，槓桿只能繞著這固定點做旋轉運動。相對於這一點，槓桿不能做平移運動。

• 槓桿內部的固定點稱為「支點」。
• 使槓桿旋轉的力 叫做「施力」，是輸入力。
• 施力作用於槓桿的位置叫做「施力點」。
• 阻礙槓桿旋轉的力 叫做「抗力」，是輸出力。
• 抗力作用於槓桿的位置叫做「抗力點」。
• 從支點到施力作用線的垂直距離 叫做「施力臂」。
• 從支點到抗力作用線的垂直距離 叫做「抗力臂」。

理想槓桿不會耗散或儲存能量，也就是說，支點與硬棒之間不會出現任何摩擦損耗，硬棒是一種剛體，不會被彎曲，發生形變。注意到硬棒不一定是直棒。彎曲的硬棒形成的槓桿稱為「曲槓桿」。對於理想槓桿案例，輸入槓桿的功率等於槓桿輸出的功率。輸出力與輸入力之間的比率，等於這兩個作用力分別與支點之間垂直距離的反比率，稱這相等式為「槓桿原理」，以方程式表達：

，

或者，

。

定義力矩 為

；

其中， 是作用力， 是作用力與支點之間的垂直距離。
則輸入力矩等於輸出力矩：

。

槓桿原理表明，當靜力平衡時，施力乘以施力臂等於抗力乘以抗力臂：

槓桿的分類

靠著比較施力臂、抗力臂的長度，可以將槓桿分為三類：

• 施力臂長於抗力臂的槓桿是「省力槓桿」，開瓶器、撬棍等均為省力槓桿。
• 抗力臂長於施力臂的是「費力槓桿」，大部分剪刀、鑷子、筷子、釣魚竿、火鉗、筆等均為費力槓桿。
• 施力臂和抗力臂長度相等的槓桿是「等臂槓桿」，蹺蹺板、天平等均為等臂槓桿。

另外一種分類法式依照施力點、抗力點、支點在槓桿的相對位置來分類。^[9]

第一類槓桿[編輯]

第一類槓桿的施力點、抗力點分別在支點的兩邊。例如，鐵撬、剪刀、蹺蹺板、天平、老虎鉗。

第二類槓桿[編輯]

第二類槓桿的施力點、支點分別在抗力點的兩邊。例如，獨輪車、胡桃鉗。這是一種省力槓桿，可以施加較小的力量來移動較重的物體，但是施力的位移較長。

第三類槓桿[編輯]

第三類槓桿的抗力點、支點分別在施力點的兩邊。例如，鑷子、掃把。這是一種費力槓桿，可以節省施力的位移。

食物腐敗的因素探討

    台灣地處亞熱帶,氣候高溫多且潮濕,一到夏天,只要南風一吹,濕度變大,明顯感覺周圍環境潮濕異常,就連居住房子的牆壁,地板甚或鏡子都會出現溼溼的現象,所以食物也會變得容易腐敗,發霉長黴菌,這個單元就實際讓食物發霉,呈現在學生眼前,透過實物的觀察,進一步讓學生體驗黴菌的生長及外觀...


食物的腐壞，是由叫「腐敗菌」的微生物來進行的，以蛋白質為例來說，所謂「腐敗現象」，不過是把蛋白質分解為原來的各個元素而已;不過在分解的過程中，要產生「腐敗生產物」，而這種腐敗生產物，就是我們俗稱的「毒」或「毒素」，種類不一，都是對人體有害的，但是植物性蛋白質腐敗後所產生的毒素極少，而肉類腐敗所產生的毒性則強得多。我們吃了稍有腐壞的肉、魚，就有劇烈的腹痛及腹瀉，這幾乎是人人都經驗過的，當然如果曉得已經是腐壞了的東西，是誰也不肯吃的，要知動物從死去的那一刻開始已逐漸的腐壞了，所以有時外表看來像是新鮮的肉、魚之類，而實際可能已被腐敗菌所侵犯了。

微生物(黴菌)屬於腐生,以有機物為食物,包括食用的食物和有用的物質,如皮革

食物發霉是由一種叫"黴菌"的微生物所引起

黴菌由菌絲構成,菌絲頂端有孢子囊,孢子囊成熟後裂開散佈在空中飄落在適當環境後又長出菌絲

黴菌種類很多,菌絲型態及孢子囊顏色也都不同

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磁鐵的歷史

歷史[編輯]

泰勒斯

第六世紀希臘哲學家泰勒斯是最早描述磁石的磁性的幾位學者之一。^[1]古希臘人認為，泰勒斯最先發現磁石吸引鐵物質與其它磁石的性質。^[2]磁的英文術語「magnetism」傳說是因最早在希臘發現磁石的地方麥格尼西亞（Magnesia）而命名。^[3][4]

在中國，磁性最早出現於一本公元前4世紀編寫的書《鬼谷子》：「其察言也，不失若磁石之取鍼，舌之取燔骨」。^[5]察析這人的言詞話語，就好像用磁石吸取鐵針，又好像用舌尖探取炙肉中的骨頭，絕對不能有所差失。^[6]公元一世紀，即東漢時期，王充在古籍《論衡》中亦有關於磁性的記載：「頓牟掇芥，磁石引針」，頓牟即琥珀，摩擦後的琥珀能吸引草芥，而磁石能吸引鐵針。^[7]

沈括

公元1086-1093年，北宋科學家沈括在著作《夢溪筆談》裏清楚地描述關於指南針的製作與使用方法。由於這方法引入了天文學的真北的概念，航行的準確度得以大大改善。^[8]

公元1119年，北宋朱彧在著作《萍洲可談》裏詳細地記述：「舟師識地理，夜則觀星，晝則觀日，陰晦觀指南針」。這是航海史最早的關於使用指南針航海的紀錄^[9]。

從美國天文學者約翰·卡森（John Carlson）在中美洲奧爾梅克文明發現的赤鐵礦古物，卡森建議，早於公元前1000年，奧爾梅克人有可能已經發明與使用地磁磁石羅盤。^[10][11]假若這建議為正確，則這比中國的類似發現早了1000年以上。卡森推測奧爾梅克可能使用這類古物於占星或推卜用途，或找到寺廟、住家或墳墓的取向。

在歐洲，1187年，亞歷山大·內侃（Alexander Neckam）最先寫出羅盤的製作與導航用途。1269年，法國學者皮埃·德馬立克（Pierre de Maricourt）寫成《磁石書》（Epistola de magnete）。這是第一本尚存的描述磁石性質的著作。^[12]德馬立克仔細標明了鐵針在塊型磁石附近各個位置的取向，從這些記號，又描繪出很多條磁場線。他發現這些磁場線相會於磁石的相反兩端位置，就好像地球的經線相會於南極與北極。因此，他稱這兩位置為「磁極」^[13]。1282年，葉門物理學者阿-亞希拉（Al-Ashraf）論述磁石與乾羅盤的性質。^[14]

1600年，英國醫生威廉·吉爾伯特發表了著作《論磁石》（De Magnete）。在這篇著作裏，他設計出一種模型，稱為「小地球」。他用這模型來描述他的種種實驗。從這些實驗，他推論地球具有磁性，因此，指南針的磁北極會指向北方（在此之前，很多學者認為是北極星或位於北極的一個巨大磁島吸引著磁北極）。

1820年，由於哥本哈根大學物理教授漢斯·奧斯特的貢獻，物理學者開始瞭解電與磁之間的關係。奧斯特發現載流導線的電流會施加作用力於磁針，使磁針偏轉指向。這跨時代的實驗知名為「奧斯特實驗」。稍後，在這新聞抵達法國科學院僅僅一周之後，安德烈-瑪麗·安培成功地做實驗顯示，假若所載電流的流向相同，則兩條平行的載流導線會互相吸引；否則，假若流向相反，則會互相排斥。緊接著，法國物理學家讓-巴蒂斯特·必歐和菲利克斯·沙伐於10月共同發表了必歐-沙伐定律；這定律能夠正確地計算出在載流導線四周的磁場。

1825年，安培又發表了安培定律。這定律也能夠描述載流導線產生的磁場。更重要的，這定律幫助建立整個電磁理論的基礎。於1831年，麥可·法拉第發現，時變磁場會生成電場。這實驗結果展示出電與磁之間更密切的關係。他又發明了發電機和電動機。

從1861年到1865之間，詹姆斯·馬克士威將先前這些雜亂無章的方程式加以整合，給出了馬克士威方程組。至此，馬克士威統一了電學、磁學、光學理論。

1905年，阿爾伯特·愛因斯坦在他的論文裡表明，電場和磁場是處於不同參考系的觀察者所觀察到的同樣現象。詳盡細節，請參閱條目移動中的磁鐵與導體問題。

1888年，美國機械工程師奧柏林·史密斯（Oberlin Smith）發表文章於雜誌 《電世界》（Electric World），首次闡述了磁性記錄儀器。不久之後，於1898年，第一個磁性記錄儀器真正誕生——這是現代硬碟和其他種磁存儲技術的鼻祖。^[15]

1895年，皮埃爾·居里在他的博士論文裡發表了關於磁性物質的研究。他發現了溫度對於順磁性的效應，今稱為居里定律（Curie's law）。他又發現鐵磁性物質的相變會顯示出臨界溫度，即鐵磁性物質失去其鐵磁性的溫度，今稱為居里溫度。

從20世紀至今，磁存儲技術迅速發展，巨磁阻現象和垂直寫入技術仍是目前磁學領域的最尖端課題。

如何磁化和去磁化物質?

如何磁化和去磁化物質?

磁鐵的磁化和退磁

鐵磁性材料可以用以下的方式磁化：

• 將材料加熱到居里溫度以上，在有外加磁場的條件下冷卻，並在冷卻過程中錘打材料。這是最有效的磁化方式，也類似工業中製造永久磁鐵的方式。
• 將材料置放在外加磁場中，當磁場移除後，鐵磁性材料仍會有磁場，稱為殘磁。若在有外加磁場時振動材料，效果會更好。
• 若將一磁鐵反覆的由材料的一端移動到其另一端，也可以幫助其磁化。

已磁化的鐵磁性材料則可以用以下方式退磁：

• 加熱到居里溫度以上，分子運動會破壞材料的磁域，可以消除所有的磁性。
• 將材料放在一反覆變化的磁場中，而其H場的強度超過材料的矯頑力，然後再慢慢的將材料移出磁場，或慢慢的將磁場強度降到零。這是去磁器對設備及信用卡去磁，以及陰極射線管中去磁線圈的原理。
• 若磁鐵放在磁場強度大於矯頑力的反向磁場中，磁鐵可能會部份退磁，不過也有可能被反向磁鐵所磁化。
• 錘打或是撞擊：力學上的擾動會打亂其磁域，也會減少其部份磁性。

物質帶有磁性的原理

物質帶有磁性的原理

磁性並不是所有物直接都可以磁化的，只有特定幾種金屬可以磁化，最為人熟知的就是鐵。在一般的鐵中其實有許多排列凌亂的磁極分子，可以想像成一些非常小的磁鐵，但是並沒有方向性，所以磁性在亂數排列下被抵銷了，沒磁化的鐵沒磁性即為此理。有磁性的物質及是這些小分子規律排列，也就是N極朝向一邊，S極朝向另ㄧ邊，就如同我們常見的磁鐵一邊是N另ㄧ邊是S。一般永久(天然)磁鐵形成的原因是金屬因地熱岩漿融解成液態，受地球磁場排列規律後冷卻形成的。