水利實驗王

儀器說明

鍊珠(大&小)、容器(量杯)、攝錄影機

展演流程

-實驗演示影片照片

將鍊珠環形纏繞於量杯中，勿使鍊珠打結。接著將容器拿起，提高至固定高度並記錄。將鍊珠的一端向下輕拉，即可觀察並拍攝鍊珠噴泉。重複以上步驟，並改變初始高度及鍊珠大小，以討論其對鍊珠噴泉的影響。

原理說明

已落出容器的鍊珠受到重力影響，產生一個繩張力(F₁)能不斷的將鍊珠從容器拉出。觀察容器內部，可發現已受力的鍊珠與尚未受力的部分產生一個轉折，此處不僅做向上運動，也同時做轉動運動。而鍊珠不同於一般彈性繩，本身具有剛性，在珠與珠之間相互作用下，在轉折處產生一個向上推的反作用力(F₂)(如圖一)

而起始高度的不同之所以能影響噴泉的效果，因為鍊珠下落的距離不同)，產生的終端速度也不同，使得作用力與反作用力的大小變化，故能影響效果。

生活應用

台灣位於季風氣候地帶，加上地形關係。水資源不足一直是傷透腦筋的大問題。為了因應這問題，人們想了許多措施以有效利用水資源。在此，我們將噴水池這種常見的裝飾藝術用鍊珠噴池替代。應用鍊珠實驗原理，在中央部分施加一股力道使得頭幾顆鍊珠得以噴出，由於鎖關係，後續鍊珠也會一一噴出，產生與噴水池相同的藝術效果。噴出的鍊珠之後會順著光滑斜面回收至中央形成一個循環。如此不僅有達到藝術效果，還能減少噴水池操作上水資源蒸發等損失。在人文藝術發展的同時，不忘節省有限的水資源。

參考資料

科學網

http://blog.sciencenet.cn/blog-669282-770988.html

國立台中教育大學 NTCU科學教育與應用學系

http://scigame.ntcu.edu.tw/power/power-037.html