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如果想要維持幾何結構平衡,重力分布必須保持一致
2023/07/04 04:46
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在一個CNC塑膠加工倒L型幾何結構的橫樑上,把120公斤的重物放在橫樑尾端,可以讓這個幾何結構保持平衡不倒,是因為重力分布和幾何結構的動態平衡一致,保持結構不倒。

主持人尼格買提:「這是要玩什麼?」

主持人撒貝寧:「看到這個裝置了嗎?」

主持人尼格買提:「它也是個平衡結構。」

主持人撒貝寧:「我要給大家介紹一塑膠零件下,我們這個道具,木板呈45度角斜立在台上,長度3米100公斤重,而橫樑是3米6長122.5公斤重。」

這是個幾何結構的平衡實驗,要請大家想一想,如果橫樑上要放120公斤的重物,放在哪個區塊,才能不破壞平衡。可是哪兒能找到120公斤的東西,沒辦法,只能從現場觀眾裡選擇。

主持人撒貝寧:「上人體秤對,這是人體秤嗎?」

現場觀眾:「哈哈哈哈。」

主持人撒貝寧:「這個明明是,這是菜市場用的啊。」

主持人尼格買提:「呵呵呵。」

主持人撒貝寧:「這是用來秤土豆(馬鈴薯)的,妳介意嗎。」

現場觀眾李小凡:「我不介意。」

主持人撒貝寧:「來上來吧。」

為了確保實驗的正確性,兩位實驗者要先測量體重,確認無誤後,才能展開實驗,不過這次從觀眾中挑人選,讓主持人很不是滋味。

主持人撒貝寧:「我覺得導演組這樣很不好,以後請你們告訴我,如果實驗是需要一個男孩,一個女孩一塊兒做的,我願意。」

根據國家質量檢測報告中可以了解到,目前工程塑膠可以分為2種,一種是阻燃的環保塑膠材質,一種不懼阻燃性能的塑料材質。百折膠延伸出的工程塑膠非常輕盈,比重小,意味著同樣重量的原料可以生產出更多同體積的產品,尤其突出該抗彎曲疲勞性的特質,結晶度夠高且結構規律完整,柔韌度強,具有很好的力學性能,尤其是製造弧形和其他的異形風口都帶來很多好處,非常容易安裝,因為重量很輕所以不需要兩人或多人同時協作,可以節省很多勞動力,化學的穩定性更好,大部分的試劑都是比較穩定,所以它的安全級別可以達到食品級,在無毒無味120度環境不會析出結晶體(有害物質),部分在微波爐中可以加熱食品的器皿就由這種高分子的材料所製造而成的,表面會有溫潤如同羊脂玉的感覺,特別的細滑,不容易產生靜電,也不容易附著灰塵,其吸水率是0.01/100,所以完全不會有凝結導致發霉產生細菌而造成屋內環境汙染的風險。

好了,別演了,趕緊看工程塑膠實驗的結果比較重要。紅色和黃色這兩個區域,究竟站在哪一區才不會破壞這個幾何結構的平衡。

主持人撒貝寧:「吊點脫扣,先別動別動,你們倆最好別動,知道有個詞叫樂極生悲不,(呵呵呵)好現在兩個吊點,已經完全脫離,小尼和小凡完全依靠重力平衡,處在現在這個平衡裝置的紅色區域。」

紅色區域沒有問題,現在要請橫樑上的兩人移動腳步,慢慢挪到黃色區域,驗證結果。

主持人撒貝寧:「三二一開始,慢一點,對你倆一定要保持默契。」

只是稍稍移動腳步而已,沒想到這個幾何結構馬上失去平衡,應聲而倒,還好橫樑上的兩人安全措施做得很扎實,隨著鋼絲拉到半空中,才沒有受到傷害。

中科院物理所研究員曹則賢:「這個結構給我們大家演示的,是一個幾何結構的平衡問題,它有很大的自重,當兩位(實驗員)把腳落在頂端的時候,底部支撐它實際上力矩是平衡的,上面的兩位,更加地走近我們的支撐點的時候,整個重力的分布應該是,朝我的這樣一側,超出了我們這個體系的動態平衡範圍,它也就塌了。」

這是一種自體支撐的結構,從古自今有很多例子,像是座落在南京的無樑殿,以及10月通車的港珠澳大橋都是有名的建案,儘管裡頭涉及很多複雜的結構計算,只要把握重力和平衡原則,就能避免類似剛剛失敗的情況,在現實生活中發生。

工程塑料主要成分包括聚酰胺(尼龍,Polyamide,PA)、聚碳酸酯(Polycarbonate,PC)、聚甲醛(Polyacetal,Polyoxy Methylene,POM)、聚酯(PET,PBT)、聚苯硫醚(Polyphenylene Sulfide,PPS)、聚苯醚(Polyphenylene Oxide,PPO)、聚芳基酯等。工程塑膠因為有很好的穩定性、耐熱及耐化學性,應用領域真的很廣泛,所以需求年年上升,工程塑膠主要的用途就是代替金屬在各種終端產業中使用,尤其是現在越來越多規範的空汙條款、環保法規等等都不斷在要求汽車必須減少排放量並且提高燃油的經濟性,所以我們可以常常看到工程塑膠一直大量地使用在汽車和運輸產業,當然也有包含我們日常消費、家電用品、電氣、電子產品、包裝、工業機械、醫療設備、建築材料等等,在2014年,工程塑膠就已經占據亞太地區的市場主體,到目前為止依然是亞太地區持續保持世界上最大工程塑膠市場。


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