文/怪醫鳥博士
如果你想抬起很重的物體,比方說汽車,你該怎麼做呢?是費盡吃奶力氣用手搬嗎?這樣肯定是搬不動的,對吧?
身為萬物之靈的人類,此時當然會想到利用工具,而有種工具叫做「千斤頂」,同學你可曾聽過?每輛汽車上都有附一個千斤頂(一般都會在後車廂底部的工具箱內),有空你可以找找看藏在哪,了解一下怎麼使用。萬一遇到需要換輪胎之類的狀況時,就可以派上用場了!
槓桿原理 舉重若輕
那你有想過這千斤頂小小一支,為何能讓人不費多大力氣,就把上噸重的汽車抬起來呢?尤其它又不不用插電或是發動引擎,為何能夠把力量放大?
這就要談到跟連通管有關的「帕斯卡原理」了。帕斯卡(Pascal)發現如果一個力量作用在密閉流體上,這壓力會傳導到容器各部位,而且壓力相同!
因為壓力又等於「力量除以面積」,所以給予一樣的壓力時,連通管一端的截面積如果是1,另一端的截面積是100的話;那也就代表著,這一端給予1公斤力量,彼一端就可以舉起100倍重──也就是100公斤。
透過液壓系統,不但可以傳導力量還可放大力量,抬起很重的東西!
眼球運動 肌肉收縮
液壓系統作用很廣,在許多機械上都應用得到:像挖土機、起重機、油壓煞車系統等等,需要力量傳導或是放大時常會應用其原理。
液壓系統如果有方向相反的兩組,一來一往作用就類似我們骨骼肌的「拮抗作用」,可以操作關節或是轉動物體。如果液壓管路愈多,就能做出更複雜的動作!像娃娃的眼球轉動,就可以利用液壓系統──但若要想達到轉動自然,那得先了解眼球肌肉是如何運動。一個眼球有6條小肌肉構成,稱為眼外肌,有上、下、內、外4條直肌,2條斜肌。這些肌肉的協同作用時,可以讓眼球做不同方向的轉動。
例如,內直肌收縮,外直肌放鬆,眼球就會向內看;上直肌收縮,下直肌放鬆,眼球就會向上看。它們的協同作用,又稱為「共軛作用」。不僅一個眼球的肌肉要互相共軛,而且還要跟另一眼的肌肉達成協同作用,這樣才能達到兩眼怎麼轉,都可以看往同一個方向!
真正的視覺也是這樣,如果不能達到共軛作用,變成一眼看這邊,一眼看那邊,就會造成視覺的紊亂!
由液壓原理到進一步知道眼球轉動原理,是不是很有趣呢?網路上有不少影片,教人利用針筒當作活塞並加上軟管,製作自己的液壓動力玩具。如果同學你感興趣,也可以自己DIY試試看喔!