0

0
0

文字

分享

0
0
0

《書本能擋子彈嗎?探討書本擋子彈的可行性、實用性》——2018數感盃 / 國中組專題報導類佳作

數感實驗室_96
・2018/04/19 ・1566字 ・閱讀時間約 3 分鐘 ・SR值 517 ・六年級
相關標籤: 子彈 (7) 書 (5)

-----廣告,請繼續往下閱讀-----

數感盃青少年寫作競賽」提供國中、高中職學生在培養數學素養後,一個絕佳的發揮舞台。本競賽鼓勵學生跨領域學習,運用數學知識,培養及展現邏輯思考與文字撰寫的能力,盼提升臺灣青少年科普寫作的風氣以及對數學的興趣。

本文為 2018數感盃青少年寫作競賽 / 國中組專題報導類佳作 之作品,為盡量完整呈現學生之作品樣貌,本文除首圖及標點符號、錯字之外並未進行其他大幅度編修。

  • 作者:黃于庭、吳均浩、張書瑋/福和國中
圖/pxhere

還記得不久前有看到一則新聞:

一對美國情侶為了出名,用了一本百科全書想要把子彈擋下,結果男友被一槍打死,女友還被起訴過失殺人罪。雖然這樣的悲劇著實令人難過,但也激起我的好奇心:真的能用紙擋子彈嗎?如果可行,能實際運用嗎?(成功的話就能賺大錢啦,能替換掉厚重的防彈衣,也能換成更輕便的新裝備)

因此,我開始翻找網路上的各種資料。經歷一番尋找後,我得知他們使用的槍是沙漠之鷹,子彈則是 .50 口徑(約 12 mm)的子彈,初射的能量則至少達到 400 焦耳!(手槍的初速若為 400 m/s²,子彈重量為 6 g,則在不考量能量損失的狀況下,則為 480 焦耳)

由於在台灣的法律下,個人是不能允許擁有槍械的,所以我們可透過簡易、並假設為線性比例的實驗來證明手槍子彈貫穿書本厚度的推論是否合理。實驗需要的物品大致如下:黏土、釘子、紙和質量塊。我們先用黏土把模擬子彈的釘子固定在一疊量測好厚度的 A4 白紙上(A4 白紙用來模擬書本),接著,將質量塊從固定的高度放下,砸向釘子,查看釘子穿透了多少厚度的白紙,最後就能依照這些數據,依據線性比例的推斷,計算最後子彈在實際擊發時,真正能貫穿書本的厚度。

-----廣告,請繼續往下閱讀-----

我們將紙的厚度設定在 4mm,質量塊的重量是 1.6 kg,放置的位置則在離鐵釘上頭 15 cm處,準備就緒,3…2…1!  第一次,失敗。因為高度太高,不管砸了多少次,都沒有辦法準確地打中鐵釘,每次都沒辦法插進紙中,所以我們將高度降至 5 cm,提高精準度,希望結果能有所改變。預備,3…2…1!  第二次,還是失敗。雖然高度的部分已經沒有問題了,但這次是厚度。沒想到鐵釘的威力如此強大,直接摜破將近45張的紙(然而鐵釘前端也同時鈍掉了)。如果完全貫穿就沒辦法推測大約要多少本書,我們只好多疊幾張紙,再次重來。開始!接著第三次,失敗…不!成功了!這次釘子卡在紙的中間,既沒有穿透,也沒有完全貫穿,非常剛好。如此一來,馬上就能開始計算了。

依照公式 U=m(重量,kg)g(重力加速度常數,9.8)h(高度,m),我們就能算出質量塊所產生的能量有多少。實驗中的質量塊為 1.6 kg,高度則是 5 cm,不過這裡的單位是公尺,所以替換成 0.05 m。算式如下:

U=1.6*9.8*0.05≈ 0.78(焦耳)

因此我們可以得知能量大約是0.78焦耳,接著,將槍的能量(400焦耳)除以0.78焦耳,在乘以釘子貫穿的紙的厚度(0.5cm),算式如下:

書本實際所需的厚度=(400/0.78)*0.5≈ 256 (公分)

如果一本書十公分,那麼這代表要 25 本以上的書才能擋住一顆子彈!(不過因為是用初速來計算,所以保守估計是 25 本,但實際上應該不用那麼多)我們也有在網路上看到一些實驗影片,拿了 10 多本超厚的字典才擋下一顆子彈。但是隨著槍枝或子彈的不同,需要的書本數也會跟著不同。

-----廣告,請繼續往下閱讀-----

至於書本的實用性,我想是不言而喻,為了怕被子彈射到而選擇去買一堆書,還不如去買一件防彈衣比較實際,就算真的有那麼多書,要隨身攜帶想必也是十分困難的。所以,無防備的狀況下,用書本擋子彈是十分困難的。

不論是美國佛州校園的槍擊案造成師生 17 死、17 傷,還是賭城拉斯維加斯的掃射事件,都讓人了解槍枝的氾濫與可怕,雖然書本不能擋子彈,但我希望能在有能力時,創造一種隨手可得、方便攜帶的物品能阻擋子彈,讓人們不需活在恐慌之中。

更多2018數感盃青少年寫作競賽內容,歡迎參考 2018數感盃特輯、數感實驗室官網粉絲頁喔。

文章難易度
數感實驗室_96
60 篇文章 ・ 40 位粉絲
數感實驗室的宗旨是讓社會大眾「看見數學」。 數感實驗室於 2016 年 4 月成立 Facebook 粉絲頁,迄今超過 44,000 位粉絲追蹤。每天發布一則數學文章,內容包括介紹數學新知、生活中的數學應用、或是數學和文學、藝術等跨領域結合的議題。 詳見網站:http://numeracy.club/ 粉絲專頁:https://www.facebook.com/pg/numeracylab/

0

1
0

文字

分享

0
1
0
如果子彈飛到最高點時,伸手抓住會怎樣?——《如果這樣,會怎樣?2》
天下文化_96
・2023/05/10 ・1577字 ・閱讀時間約 3 分鐘

-----廣告,請繼續往下閱讀-----

有什麼方法可以開槍讓子彈在空中飛,然後安全的用手接住?比方說,開槍射擊的人在平地,而接住子彈的人在山上,位於射程的最遠處。
——艾德蒙.許(Edmond Hui),倫敦

接住!

「接住子彈」是舞台上的特技,表演者看似接住射擊出來飛到一半的子彈——通常是用牙齒接住的。當然啦,這是錯覺,像那樣接住子彈是不可能的。

但在適當的條件下,你可能接得住子彈,只是要有很多的耐心和運氣。

直直向上射擊的子彈最終會達到最大高度。子彈可能不會完全停止;比較可能的是,它會以每秒若干公尺的速率往旁邊偏移。

如果有人舉槍向上射擊子彈……。

-----廣告,請繼續往下閱讀-----

……而你乘著熱氣球在射程範圍的正上方閒晃……

……當子彈飛到最高點時,你伸手出去抓住子彈,這是有可能的。

你不應該做的事情

(清單已更新)

#156,812 吃洗衣膠囊球

-----廣告,請繼續往下閱讀-----

#156,813 在雷雨中踩高蹺

#156,814 在加油站放煙火

#156,815 餵你的貓吃「與人類手部形狀質地」一模一樣的零食

#156,816 在間歇泉噴口上方彎腰低頭想要一窺究竟

-----廣告,請繼續往下閱讀-----

#156,817(新增!)搭乘熱氣球飛越射程範圍

如果你在子彈弧線的最高點成功抓住子彈,或許你會注意到奇怪的事情:子彈除了很燙之外,還會自旋。

它會失去向上的動量,但不會失去自旋角動量;子彈仍然具有槍管造成的自旋。

當子彈射擊在冰面時,可以很明顯的看到這種效應。正如數十部 YouTube 影片所證實的那樣,我們常發現射進冰中的子彈仍在快速自旋。你必須緊緊抓住子彈,不然它可能會跳出你的手掌心。

如果你沒有熱氣球,在山頂很有機會行得通。加拿大索爾山(Mount ­Thor)的垂直落差有 1,250 公尺。根據「近距離對焦研究」(Close Focus Research)彈道學實驗室的數據,這幾乎剛好是 0.22 長步槍子彈直直向上射擊會飛的高度。

-----廣告,請繼續往下閱讀-----

如果你想要用更大的子彈,就需要更大的落差;AK-47 子彈向上射擊可能超過 2 公里。地球上沒有那麼高的垂直懸崖,因此你需要以某個角度發射子彈,結果子彈在弧線頂點會具有顯著的橫向速度。不過,夠硬的棒球手套也許有辦法接住子彈。

其中任何一種情境下,你都必須非常走運。由於子彈的弧線有不確定性,你恐怕必須射擊數千發子彈才能碰巧接個正著。

等到那個時候,你可能會發現自己招來了某些人的關注。

——本文摘自《如果這樣,會怎樣?2:千奇百怪的問題 嚴肅精確的回答》,2023 年 3 月,天下文化出版,未經同意請勿轉載。

-----廣告,請繼續往下閱讀-----
天下文化_96
132 篇文章 ・ 618 位粉絲
天下文化成立於1982年。一直堅持「傳播進步觀念,豐富閱讀世界」,已出版超過2,500種書籍,涵括財經企管、心理勵志、社會人文、科學文化、文學人生、健康生活、親子教養等領域。每一本書都帶給讀者知識、啟發、創意、以及實用的多重收穫,也持續引領台灣社會與國際重要管理潮流同步接軌。

0

2
0

文字

分享

0
2
0
在高空中能接住來自地面射來的子彈嗎?——《如果這樣,會怎樣? 2》
天下文化_96
・2023/04/24 ・1401字 ・閱讀時間約 2 分鐘

-----廣告,請繼續往下閱讀-----

有什麼方法可以開槍讓子彈在空中飛,然後安全的用手接住?

比方說,開槍射擊的人在平地,而接住子彈的人在山上,位於射程的最遠處。

—艾德蒙.許(Edmond Hui),倫敦

接住子彈有可能嗎?

「接住子彈」是舞台上的特技,表演者看似接住射擊出來飛到一半的子彈—通常是用牙齒接住的。當然啦,這是錯覺,像那樣接住子彈是不可能的。

但在適當的條件下,你可能接得住子彈,只是要有很多的耐心和運氣。

直直向上射擊的子彈最終會達到最大高度。子彈可能不會完全停止;比較可能的是,它會以每秒若干公尺的速率往旁邊偏移。

如果有人舉槍向上射擊子彈……

向上空射子彈吧!圖/《如果這樣,會怎樣? 2》

……而你乘著熱氣球在射程範圍的正上方閒晃……

來吧!我會接住你的子彈!圖/《如果這樣,會怎樣? 2》

……當子彈飛到最高點時,你伸手出去抓住子彈,這是有可能的。

危險行動請勿模仿!圖/《如果這樣,會怎樣? 2》

高空中子彈的運動軌跡

如果你在子彈弧線的最高點成功抓住子彈,或許你會注意到奇怪的事情:子彈除了很燙之外,還會自旋。它會失去向上的動量,但不會失去自旋角動量;子彈仍然具有槍管造成的自旋。

-----廣告,請繼續往下閱讀-----
子彈在高空中會旋轉。圖/《如果這樣,會怎樣? 2》

當子彈射擊在冰面時,可以很明顯的看到這種效應。正如數十部 YouTube 影片所證實的那樣,我們常發現射進冰中的子彈仍在快速自旋。你必須緊緊抓住子彈,不然它可能會跳出你的手掌心。

如果你沒有熱氣球,在山頂很有機會行得通。加拿大索爾山(Mount Th­or)的垂直落差有 1,250 公尺。根據「近距離對焦研究」(Close Focus Research)彈道學實驗室的數據,這幾乎剛好是 0.22 長步槍子彈直直向上射擊會飛的高度。

站得夠高,子彈就打不中我。圖/《如果這樣,會怎樣? 2》

如果你想要用更大的子彈,就需要更大的落差;AK – 47 子彈向上射擊可能超過 2 公里。地球上沒有那麼高的垂直懸崖,因此你需要以某個角度發射子彈,結果子彈在弧線頂點會具有顯著的橫向速度。不過,夠硬的棒球手套也許有辦法接住子彈。

其中任何一種情境下,你都必須非常走運。由於子彈的弧線有不確定性,你恐怕必須射擊數千發子彈才能碰巧接個正著。

-----廣告,請繼續往下閱讀-----

等到那個時候,你可能會發現自己招來了某些人的關注。

快逃!警察就在你身後!圖/《如果這樣,會怎樣? 2》

——本文摘自《如果這樣,會怎樣? 2:千奇百怪的問題 嚴肅精確的回答》,2023 年 3 月,天下文化出版,未經同意請勿轉載。

天下文化_96
132 篇文章 ・ 618 位粉絲
天下文化成立於1982年。一直堅持「傳播進步觀念,豐富閱讀世界」,已出版超過2,500種書籍,涵括財經企管、心理勵志、社會人文、科學文化、文學人生、健康生活、親子教養等領域。每一本書都帶給讀者知識、啟發、創意、以及實用的多重收穫,也持續引領台灣社會與國際重要管理潮流同步接軌。

1

2
1

文字

分享

1
2
1
如何提升學生閱讀能力?臺師大宋曜廷副校長專訪
PanSci_96
・2022/07/07 ・4422字 ・閱讀時間約 9 分鐘

-----廣告,請繼續往下閱讀-----

  • 採訪編輯|陳儀珈
有些孩子一看到文章,就一個頭兩個大。 圖/envato

關於「臺灣學生閱讀能力退步」的說法,早已不是新聞了,但這現象真的存在嗎?就算存在,怪罪社群媒體、影音平台,然後多讓學生們多讀幾本經典名著就能解決問題嗎?如果不是,還能怎麼做?

現代問題要有現代手段,國立臺灣師範大學教育心理與輔導學系講座教授,同時也是該校副校長的宋曜廷帶領研究團隊,先用科學方法研究學生的閱讀能力,接著透過評量,逐步找出解方。

臺師大宋曜廷副校長。

「考試領導教學」一直是臺灣教育的硬傷,在當今臺灣「應試教育」的體制下,無論是什麼內容或教學方式,只要你是名師,在補習界永遠都可以有一席之地,然而,閱讀習慣這件事,沒有辦法透過應試導向的「補習」補起來。

在「應試」體制下的臺灣教育

針對臺灣學生的閱讀能力,宋曜廷的研究團隊發現,臺灣學生整體閱讀能力的確退步得很顯著,但學校端遲遲無法提出積極、有效改善閱讀教育的作為,家長也無法得到外界的有效支援。

-----廣告,請繼續往下閱讀-----

以應試導向作為教育主軸,或許在臺灣和部分亞洲國家是可行的、能創造亮眼成績的,但這只是現在,而不是未來,更不是全球的趨勢。這個資訊爆炸的時代,應試取向的教育並非長久之計,新的學習觀念和教育研究都顯示,應試教育將會被「素養教育」所取代。

應試教育並非未來的學習趨勢,而是會被素養教育給取代。圖/envato

為了解決上述問題,宋曜廷藉由語言學、心理學、人工智慧技術,成功研發出「適性閱讀系統 SmartReading」平台,不僅能夠診斷學生的閱讀能力、客觀分析文本的難易度,也可以推薦適合學生程度的書籍,結合適性測驗、文本難度測驗,達到最好的學習和教學效果。

找到適合不同程度閱讀能力的文本

讓低年級的孩子讀《盲眼鐘錶匠:解讀生命史的奧祕》、《沙灘上的薛丁格,生活中的量子力學》等有一定難度的書籍,不是訓練,而是一種折磨。那要怎麼才可以選對書,讓學生讀到難度適中的文本呢?

以英語為例,「Lexile 藍思」是全世界最知名、最有公信力之一的英語閱讀程度指標,有無數的老師、家長和書商,甚至是美國教育部,都大力推廣使用 Lexile 藍思來增進孩子的英文閱讀能力,並追蹤學習的狀況。

-----廣告,請繼續往下閱讀-----
如何替學生選到合適的閱讀書籍?圖/envato

那麼臺灣呢?宋曜廷表示,其實我們早就做出來了!畢竟臺灣學生的知識背景、典型的知識空間,是很簡單就可以整理出來的。

為了讓人們更精準、客觀地了解文本的難易度,宋曜廷結合閱讀心理學、語言學及機器學習,研發出「中文文本可讀性指標自動化分析技術」(Chinese Readability Index Explorer, CRIE),分析文本中的五大客觀指標(基本層次、字詞層次、句法層次、語意層次、以及凝聚類層次),以評估文章的用字遣詞及文章結構。

除了上述語言特徵外,宋曜廷的研究團隊更整合不同特定領域的知識,以評估文章中「專業知識」的難度,最終開發出通用型的文本可讀性模型,可用來量化不同領域書籍或文章的「SR 值」及「適讀年級」。

其中 SR 值為文本的難度值,若 SR 值愈大,則代表這篇文章或書籍的難度愈高。

-----廣告,請繼續往下閱讀-----

若是好奇 CRIE 的分級成果,歡迎大家前往適性閱讀系統 SmartReading 的「閱讀分級書庫查詢系統」,該網站已收錄了「金鼎獎」、「中小學生讀物選介」、「兒童文學牧笛獎」等超過兩萬筆優良書目的得獎好書,並公布各個書籍的難度分級,提供大眾作為閱讀選書的參考依據。

踢走閱讀教育的絆腳石:太難懂、不適合和不深刻

除了書籍本身的難易程度,學生的閱讀能力,也會影響閱讀的成效和訓練。

因此,宋曜廷以閱讀心理學、閱讀能力發展歷程理論為基礎,參酌國際重要閱讀能力評量(PISA & PIRLS)與美國國家教育進步評量(NAEP)後,研發「中文閱讀能力診斷評量」(Diagnostic Assessment of Chinese Competence, DACC),藉由線上測驗,檢測出學生的閱讀能力。

根據認知發展理論,DACC 將學生的閱讀能力分為五大向度,分別為「字詞辨識」、「表層文意理解」、「文意統整」、「推論理解」以及「分析評鑑」。

-----廣告,請繼續往下閱讀-----

適性閱讀系統 SmartReading 結合了能夠判斷書籍難易程度的 CRIE 技術,以及診斷學生五大向度閱讀能力的  DACC 評量,結合「書」與「人」的兩種指標,提供一組符合孩子閱讀能力的推薦書單,並讓學生自由選擇有興趣的書籍。

透過五大向度的評量,推薦孩子閱讀書單。圖/envato

然而,匹配到適合的好書還不夠!研究團隊指出,臺灣學生缺乏的是「較高層次的知識整合與闡釋的能力」,因此一個培養閱讀習慣的好系統,還必須訓練學生「規劃閱讀計畫、評估閱讀成效、調整閱讀技巧」,讓孩子讀書讀得夠深刻。

適性閱讀系統 SmartReading 不僅有「讀後評量」、「閱讀計畫」的功能,更開發出評量學生摘要、心得的技術,並自動給予評分,是目前全世界第一且唯一的中文閱讀心得自動評分技術!

讀得多不等於讀得好,看 YouTuber 說書也不等於讀書

以往似乎會認為,只要孩子的閱讀量越大,就代表閱讀能力好、閱讀的效果也會好,但宋曜廷指出,這是很有爭議的說法,在教育學與心理學上,仍然無法證實閱讀量與閱讀力的有相關。

-----廣告,請繼續往下閱讀-----

光是如何評估「閱讀量」,就有許多討論的空間。閱讀量等於文字量嗎?這些文字的品質如何?看了這麼多,究竟讀了什麼?有深入反省和批判嗎,抑或只是囫圇吞棗呢?

由於「認真讀」和「隨便讀」展現出來的成果、文字解構能力是完全不一樣,因此,在適性閱讀系統 SmartReading 中,會用相當嚴謹的平台互動、閱讀評量和讀後心得來檢驗閱讀的整體成效。

「閱讀力」與閱讀量不一定有關,也不容易評測。圖/envato

此外,若只單論閱讀能力的話,那就太「認知」了,在閱讀教育上,宋曜廷同樣看重的是閱讀的動機以及興趣。

孩子到底有沒有越來越喜歡閱讀?

宋曜廷指出,有許多人在進行閱讀教育時只在乎認知面,而忽略了情意面,尤其是「閱讀習慣」這一塊,更是難以被客觀測驗,而必須追蹤長達數年,才可以判斷孩子究竟有沒有持續的愛閱讀。

-----廣告,請繼續往下閱讀-----

隨著時代數位化,除了紙本的閱讀,學生更多了電子書,甚至是有聲書、影片說書的選擇,然而,這到底算不算是一種「真正的閱讀」呢?

宋曜廷認為,「文字」的閱讀是不可取代的。除了文字是更深入、更有效率和效果的知識擷取外,在大腦處理資訊的過程,文字與影像進入記憶的機制是完全不一樣的,因此影像式的閱讀是另一個面向,無法真正取代傳統的文字式閱讀。

對大腦來說,輸入文字資訊與影像資訊是不同的記憶機制。圖/envato

對於宋曜廷而言,YouTube 更適合作為一個引子,導引我們進入文字、發掘更深入的閱讀,也許當今影像的開發性、可能性比較高,也可以傳達更細膩的細節,但這幾千年來,人類對於文字的心領神會,是無可取代的。

在影視媒體的大舉進攻之下,若長篇文字(例如:書籍)的閱讀已經式微,像泛科學這種以「單篇文章」來乘載知識的方式,也許是值得推薦的。這種單篇、組合式的閱讀,只要足夠震撼、精煉,不僅維持文字原有的穿透性,也能「擾動」讀者去閱讀更多知識,作為一種閱讀的敲門磚。

-----廣告,請繼續往下閱讀-----

從賣書的變成讀書的,再變成教書的!

宋曜廷感慨道,五十年前他小時候是個沒有書可以念的時代,在那個資源匱乏的社會,只有成績好的學生,才可以得到老師獎勵的一本書,考不到前三名,就沒有書可以看,《國語日報》更是許多人愛不釋手的寶藏。

回想起《國語日報》和當年的光景,宋曜廷也相當的懷念,「沒想到《萬能車》真的實現了!」

然而,隨著科技與網路技術的崛起,對於現在的學生而言,不僅書本唾手可得,還有著其他無限多的內容:遊戲、電影、動漫畫、網路影音等在搶奪人們的注意力,曾經輝煌、風光無限的出版業,如今卻變得灰頭土臉。

出版業遇到各種新型資訊載體的衝擊。圖/envato

在科技狂潮下,數位化時代對出版業帶來巨大的衝擊,讀者閱讀習慣的轉變,更讓出版業面臨轉型的危機。

面對出版環境的驟變,傳統的大型出版社和書商,究竟該如何因應?中游的電商、科技學習或線上學習公司,可以怎麼協助相關的電商工作並擴展市場?在茫茫書海中,學生到底要怎麼選到正確的好書?

宋曜廷的研究團隊靠智慧型閱讀系統 SmartReading 平台打造「智慧型閱讀小聯盟」,集結了志同道合、願意推廣閱讀教育的聯盟會員,一起讓孩子喜歡讀書。加入聯盟後,作為上游的出版社與圖書銷售業,可以獲得前文所提及的  CRIE 自動分級技術,隨後由中游的電商與行銷單位利用 SmartReading 平台,將上游會員的書籍和文本推廣給有需求的下游會員,營造適性化閱讀的環境,讓家長和老師協助培養學生的自主閱讀習慣和能力。

「將出版業從賣書的,變成讀書的,再變成教書的!教書不是教真正的內容和知識,而是讓孩子對閱讀有興趣,因讀書而滿足。」宋曜廷這麼說道。

透過聯盟將閱讀的上中下游串連了起來,讓出版社不只是出版社、學生也不僅僅是只能接收知識的讀者,如此一來也才有機會讓「閱讀的生態系」能夠生生不息。

參考資料

所有討論 1
PanSci_96
1219 篇文章 ・ 2187 位粉絲
PanSci的編輯部帳號,會發自產內容跟各種消息喔。