[面白日本] 東大五月祭特輯:把學校變成超大科博館!超導體磁浮列車模擬實驗超好玩!

2015.05.19 12:03PM
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是[面白日本] 東大五月祭特輯:把學校變成超大科博館!超導體磁浮列車模擬實驗超好玩!這篇文章的首圖

東大五月祭比台大杜鵑花節好玩太多了。除了基本的園遊會、社團成發之外,學校居然變身超大科博館,由大學生主持實驗關卡。大學物理不再只是看不懂的原文書,小朋友也能玩中學!

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「五月祭」是東京大學每年最盛大的活動,就跟台大杜鵑花節一樣,是學校對外開放的日子。

以台大來說,杜鵑花節主要包含「學系博覽會」跟「社團博覽會」兩部分,一方面讓高中生認識大學科系,一方面是社團成果發表、擺攤賺外快的舞台,因此每年都吸引很多校外民眾參加

不過東京大學的五月祭則比台大又更豐富許多!(磁浮列車模擬的實作影片在文末。)

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由於東大五月祭內容實在豐富,因此從本文開始將有系列特輯,提供詳盡的介紹。今天就先從「東大科博館」開始說起!

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相較於平時秩序嚴謹的校園,五月祭的時候,工學部大樓化身超大科博館,工學部大學生們在系館內擺攤,依照自己所屬的組別,設計小朋友也能理解的實驗,為參觀民眾解釋物理現象。

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上圖:偏光鏡實驗。照片左下角長方形黑盒子由偏光鏡製成,利用光線被偏光鏡遮蔽的效果,創造出盒子中央有一塊全黑隔板的視覺假象;但當參觀民眾把橡皮擦丟到偏光鏡盒子中,卻會穿越隔板。實驗關卡也繪製製作方式及原理說明的圖形,並且用跳繩及一組瓦愣紙展示光波如何被偏光鏡遮蔽

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上圖:說明磁場的關卡則有用 400 個指南針拼成的巨大磁力線指針盤,可以觀察到地球磁場跟磁鐵接近時的變化,這樣做比灑鐵粉更容易理解!

關卡的內容相當多元,光、流體等組別的學生提供物理實驗的展演,淺顯易懂,小朋友也能玩得開心;不過也有如計數相關的介紹,內容包含賽局理論離散數學等數學關卡。

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不過上述關卡都比不上整個展覽中最令人驚艷的:高溫超導體的模擬磁浮列車展示!!!

想玩磁場找個指南針、想玩視覺找個偏光鏡,都還算是唾手可得;但想玩磁浮列車,必須要先入手高溫超導體合金液態氮!這個,對一般人來說還真的是辦不到啊。

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首先在紙杯裡倒入液態氮,將杯中的高溫超導體合金降溫至攝氏零下 196 度左右。

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降溫完成後,把高溫超導體合金放到強力磁鐵鋪成的軌道上。軌道的設計也有巧思:刻意將軌道製作成卞氏帶的扭曲形狀,用來展示高溫超導體經過降溫、將磁感應線從中排出而產生抗磁性時,不但會飄浮而且不會掉落的特性。

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上圖:用飯勺輕輕一撥,就在軌道上方快速移動的高溫超導體。照片中,在紙杯前的模糊小方塊就是移動中的「磁浮列車」(其實就是高溫超導體)。

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高溫超導體區其實分為兩部分。除了高溫超導體合金在卞氏帶上快跑的展示之外,另一邊為了讓民眾更明確看出抗磁性造成的「漂浮」,用了寶特瓶底部黏住高溫超導體的方式展示漂浮的情形。

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上圖:軌道和裝有高溫超導體的寶特瓶之間,尺可以自由地通過。

無標題 上圖:在降溫時將珍珠板放在寶特瓶與軌道之間,以決定漂浮的高度(寶特瓶與軌道間的間距)。一旦決定好了之後,在溫度上升之前,漂浮的高度不會改變。而這個漂浮的高度可以在設定時任意改變,使用兩片珍珠板則漂浮的高度更高。

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上圖:對於想要深入了解磁浮原理的好學之士,東大的學生也樂意解說。照片中說明的內容是 1933 年時被邁斯納發現的超導體抗磁性。運用簡易明瞭的磁力線圖,說明超導體之所以能漂浮在軌道上,是因為磁力線不穿過其中心,而是包覆著超導體導致的。

覺得只看照片和文字還不夠的人,影片在此!!雖然只有短短七秒,但是這東西真的酷斃了。

東大工學部在五月祭舉辦的活動,豐富有趣的關卡除了是科普教育,也是東大學生和社會對話的契機。這一刻,大學不再只是和社會隔離、高不可攀的學術聖殿」。

作為日本首學的東京大學學生們,享盡了國家資源的同時,設計系列關卡和民眾互動,也將「我們平常有好好地運用國家資源進行學習,所以能夠將原理設計成實驗,用淺顯的方式介紹給大家。以後我們也會繼續運用這些知識,盡力為社會服務,謝謝大家。」的心意傳遞出去。

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作者:神奇裘莉@癮科技

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