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國立臺灣大學-科普文章
被「看到」的力量
文、圖黃育熙教授 

    從國高中物理接觸的牛頓力學第一運動定律:靜者恆靜、動者恆動,到第二運動定律:力量等於質量乘以加速度(F = ma),學生們在求學階段被多樣化的力學計算問題「荼毒」了許久,一直到進入機械領域強調的三力(靜力、動力、材力),許多人對於力學計算似乎都認為只是紙上談兵,頂多看到了掛已知重量的重物、或者利用彈簧伸長量來間接知道真正的「力量」量值。

    本系學生一直到了大三,經由「量測原理與機械工程實驗」課程,才開始有力量是為間接量測獲得的量值的概念,乃是運用各種物理原理的感測器在一定假設或校正方式之下,進行實驗量測推算而得。當然對機械系的學生而言,最基本典型的力量量測感測元件就是應變規了。簡單來說,就是經由彎曲累積長度的金屬線所構成的電阻元件,藉由長度變化造成電阻的變化透過跨壓的改變,藉以反推該長度變化下的應變量值,再經由虎克定律計算出應力的大小。這種方法大約在1950年前後於金箔分佈形狀可掌控其製程後即商品化,成為基本應力應變量測的主流。...繼續閱讀

懸浮液滴共振頻譜上失落的拼圖 Part 3
文、圖◎張鈞棣教授、編輯◎楊馥菱教授

液滴振盪的相關研究始於RayleighLamb的小振幅振盪理論,但液滴的大振幅振盪似乎卻跟工程應用更直接相關。譬如,大振幅振盪使人們可將大液滴打散成許多小液滴,藉以在空氣中製造噴霧,或在液體中產生穩定的不互溶懸浮微液滴。反之,若能抑制液滴的大振幅振盪,噴墨印刷的墨滴將不再因不規則地破裂擴散,印刷品質即可提高。下文中的「大振幅」將不限於使液滴破裂的振幅,而是任何觸發液滴非線性振盪的振幅。...繼續閱讀

 

懸浮液滴共振頻譜上失落的拼圖 Part 2
文、圖◎張鈞棣教授、編輯◎楊馥菱教授

在地球的重力場中,懸浮液滴實驗一直有個難被滿足的基本需求:一個非接觸式的液滴懸浮工具。因為沒有這樣的工具,人類在Rayleigh發表1879年懸浮液滴共振理論後的一百年間一直無法進行量化的液滴共振實驗,文獻中當然也就沒有任何相關的實驗結果。就此,地球的重力把近代的懸浮液滴實驗整整推遲了一百年。...繼續閱讀

懸浮液滴共振頻譜上失落的拼圖 Part 1
文、圖◎張鈞棣教授、編輯◎楊馥菱教授

從浴廁龍頭濺灑的水珠、下雨的雨滴、噴墨印刷的墨珠到各種藥劑噴霧,液滴普遍存在於我們生活和工業製程的各個角落。相對於附著在固體表面上的黏著液滴,懸浮液滴是不與任何固體接觸、只被不互溶流體包圍的液滴。在無重力的環境中達靜力平衡時,懸浮液滴是完美的圓球。而這種液滴的共振現象的研究發展,是本系列文章的主題。...繼續閱讀

顆粒流的惡趣味:(一) 微觀傳遞機制
文、圖◎楊馥菱教授

顆粒流,是一群離散固體顆粒集體運動的巨觀現象,常見於工業製程(顆粒研磨拋光、切削、穀糧運送分級包裝、3D列印進料等等),或是令人聞之色變之自然災害(山崩、雪崩與土石流)。而日常生活中,最熟悉的例子就是我們用來計時的沙漏裡,從上往下流動的沙流。...繼續閱讀

自然對流毛細管聚合酶連鎖反應
(Capillary Convective Polymerase Chain Reaction)
文、圖◎陳炳煇教授/編輯◎楊馥菱教授

當我們感染的病毒或是其他的細菌與病原體,為了採取正確的治療方法,醫生常必須確認病人感染的病原體,而這樣的病原體在我們人類的血液裡面數量並不多,也因此在人類的血液檢體當中濃度通常很低,雖然有辦法得到這些病原體的DNA或者是RNA,卻需要將其濃度倍增,以增強偵測效果。而我們在生物課常聽到聚合酶連鎖反應(PolymeraseChainReaction,簡稱PCR),就是一種生物體外擴增雙股DNA的重要技術。而發明此技術的美國生物化學家KaryBanksMullis在1993年獲得諾貝爾化學獎。...繼續閱讀

鳥蛋—完美之物
文、圖◎莊嘉揚教授

「哈利波特低頭望著那窩蛋,注意到那枚在其他水泥色龍蛋中閃爍發光的金蛋,就擱在龍的兩隻前腿中間。『好,』哈利告訴自己,『就用聲東擊西戰術……我們走……』」

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