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酒喝太多?都是杯子的錯!

Jacky Hsieh
・2012/09/06 ・780字 ・閱讀時間約 1 分鐘 ・SR值 516 ・六年級

Photo Credit: BBC NEWS

我們飲酒的速度可能會受飲酒的杯子影響?!這篇由英國布里斯托爾大學刊登在《PLoS ONE》的研究,也許可以幫助我們減少日漸增加的酒後肇事問題。

布里斯托爾大學實驗心理學院Angela Attwood博士的研究團隊找了一百六十位,年紀18-40歲沒有酗酒紀錄的受測者參與實驗,實驗分成兩個階段,第一個階段紀錄受試者喝一杯用沒有弧度的玻璃杯,或是有弧度的啤酒杯裝的淡啤酒或是汽水的時間。

結果受試者用啤酒杯喝淡啤酒的速度幾乎是用玻璃杯的兩倍,但在喝汽水時,使用兩種杯裝的速率近乎相同。

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研究者認為,有這樣的結果是因為用有弧度的啤酒杯喝啤酒,比較無法估計「喝一半」的位置,所以比較難知道自己已經喝了多少。

為了要驗證這個想法,受試者參加了實驗的第二階段,這個階段是一個電腦作業,分別呈現兩種杯子的圖片,杯內的液體容量都接近一半,受試者必須回答圖片中杯子盛裝的液體是多餘或少於一半。結果便顯示,有弧度的杯子確實比較難估計。

最重要的是,受試者第二階段的估計錯誤的程度似乎與第一階段的飲用速率有關,也就是估計杯子一半量的錯誤率越高者,喝酒速度越快。

飲酒的速度會影響一個人酒醉的程度,也會影響一個人在一個飲酒階段喝的總量,因此,慢慢地喝酒可能對個人甚至大眾都有幫助。

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Attwood博士說:「因為喝醉酒造成個人或社會造成的傷害有諸多關聯,酒精對人類決策與行為控制亦有許多負面影響,更增添了許多風險,所以有許多研究都著眼於飲酒克制的策略。許多人都說用『控制自己的喝酒速度』做為控制自己會不會喝醉的手段,而透過我們的研究知道,想要有效的控制速度,也許可以先挑個對的杯子!」

原文網址:Glass Shape Influences How Quickly We Drink Alcohol—Science Daily [2012-08-31]

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Jacky Hsieh
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中大認知所碩士。使用者經驗工程師。喜歡寫東西分享。

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人體吸收新突破:SEDDS 的魔力
鳥苷三磷酸 (PanSci Promo)_96
・2024/05/03 ・1194字 ・閱讀時間約 2 分鐘

本文由 紐崔萊 委託,泛科學企劃執行。 

營養品的吸收率如何?

藥物和營養補充品,似乎每天都在我們的生活中扮演著越來越重要的角色。但你有沒有想過,這些關鍵分子,可能無法全部被人體吸收?那該怎麼辦呢?答案或許就在於吸收率!讓我們一起來揭開這個謎團吧!

你吃下去的營養品,可以有效地被吸收嗎?圖/envato

當我們吞下一顆膠囊時,這個小小的丸子就開始了一場奇妙的旅程。從口進入消化道,與胃液混合,然後被推送到小腸,最後透過腸道被吸收進入血液。這個過程看似簡單,但其實充滿了挑戰。

首先,我們要面對的挑戰是藥物的溶解度。有些成分很難在水中溶解,這意味著它們在進入人體後可能無法被有效吸收。特別是對於脂溶性成分,它們需要透過油脂的介入才能被吸收,而這個過程相對複雜,吸收率也較低。

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你有聽過「藥物遞送系統」嗎?

為了解決這個問題,科學家們開發了許多藥物遞送系統,其中最引人注目的就是自乳化藥物遞送系統(Self-Emulsifying Drug Delivery Systems,簡稱 SEDDS),也被稱作吸收提升科技。這項科技的核心概念是利用遞送系統中的油脂、界面活性劑和輔助界面活性劑,讓藥物與營養補充品一進到腸道,就形成微細的乳糜微粒,從而提高藥物的吸收率。

自乳化藥物遞送系統,也被稱作吸收提升科技。 圖/envato

還有一點,這些經過 SEDDS 科技處理過的脂溶性藥物,在腸道中形成乳糜微粒之後,會經由腸道的淋巴系統吸收,因此可以繞過肝臟的首渡效應,減少損耗,同時保留了更多的藥物活性。這使得原本難以吸收的藥物,如用於愛滋病或新冠病毒療程的抗反轉錄病毒藥利托那韋(Ritonavir),以及緩解心絞痛的硝苯地平(Nifedipine),能夠更有效地發揮作用。

除了在藥物治療中的應用,SEDDS 科技還廣泛運用於營養補充品領域。許多脂溶性營養素,如維生素 A、D、E、K 和魚油中的 EPA、DHA,都可以通過 SEDDS 科技提高其吸收效率,從而更好地滿足人體的營養需求。

隨著科技的進步,藥品能打破過往的限制,發揮更大的療效,也就相當於有更高的 CP 值。SEDDS 科技的出現,便是增加藥物和營養補充品吸收率的解決方案之一。未來,隨著科學科技的不斷進步,相信會有更多藥物遞送系統 DDS(Drug Delivery System)問世,為人類健康帶來更多的好處。

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討論功能關閉中。

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物理總考不好怎麼辦?一起從根本改變吧!──《如何學好高中物理》
天下文化_96
・2019/09/30 ・3496字 ・閱讀時間約 7 分鐘 ・SR值 531 ・七年級

快還要更快!學習物理的重點就是要「快速解題」?

不能只有快,還要更快?圖/giphy

在我的教學經驗中,有些學生會問我:「老師這一題有沒有更快的解法、一個式子就可以解出來?」我總是笑笑的說:「有,不過你還是要完全了解整個物理意義與過程,才能知道快速解法的來由,才能說出一番道理,才能有你自己的想法。」

我完全可以理解學生為什麼需要「快速的解法」,癥結還是:面對學校期中考或 未來的升學考試時,有答題時間限制的壓力。

一般學校期中考,物理科答題時間為 70 分鐘,考題大約 20 題到 25 題左右;升學考試自然科學測 68 題,答題時間 110 分鐘;指定考科物理科答題時間 80 分鐘,回答 26 題到 30 題左右,題數多寡由命題老師依據題目難易度來酌量。因為答題時間有限制,為了能拿到高分數,學生自然希望每一單元都能有快速解題法。

學習過程畢竟不是只為了考試,升學考試只是其中一個目標。圖/Pixabay

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然而,學習過程畢竟不是只為了考試,升學考試只是其中一個目標,高中的學科基礎,會影響大學的學習成效,學習物理還是要建立蓋房子的鷹架模式——九層之台,起於累土;合抱之木,生於毫末;千里之行,始於足下。學習物理還是要「盈科後進」,不宜囫圇吞棗,避免「繁枝容易紛紛落」的速成之弊,才能體會學習物理時「嫩蕊商量細細開」的自然生發之美。

有一則幽默小品文:

聯合國給全世界的小朋友出了一道題目:「對於其他國家糧食短缺的問題,請您談一談自己的看法。」非洲的小朋友看完題目後,不知道什麼叫「糧食」;拉丁美洲的小朋友不知道什麼叫「請」;歐洲的小朋友不知道什麼叫「短缺」;美國的小朋友不知道什麼叫「其他國家」;台灣的小朋友不知道什麼叫「自己的看法」。

雖然只是一則網路幽默文章,可是台灣學生努力符合標準答案,戮力要得知快速解法,恐怕是不爭的事實。我鼓勵大家在學習時,多思考、多質疑,或許就有更多人能超越標準答案和快速解法,提出創造性的看法。

所以說,解題最重要的核心到底是什麼?

有句話說:「得魚忘筌」,「教材課本」是這個「筌」,而「思考能力」是那個「魚」。我期盼同學們學習物理時,能完全了解整個物理單元和例題習題的思考過程,不必急著要公式和快速解題方法,因為完整的物理概念才能讓我們具備帶得走的能力。

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我舉個物理運動學的題目來說明:

有一飛行物體以速度 19.6 公尺/秒等速度上升,在離地面 24.5 公尺高空處掉落一個包裹,忽略空氣阻力的影響,且該處重力加速度 9.8 公尺/秒2,回答下列的問題:

  1. 此包裹上升的最大高度約為多少公尺?
  2. 離開飛行器至落地的時間有多久?

請你先仔細閱讀題目並且了解問題在問什麼之後,再看以下的解釋。

第 1 小題

分析:以包裹離開飛行物體的位置為坐標原點,建立一鉛直的坐標系統,方向以向上為正,向下為負。

包裹離開飛行器示意圖。

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此包裹離開飛行器時,為初速度 19.6 m/s 的鉛直上拋運動,此包裹上升至最高點時的速度量值為 0 。求解:如圖,包裹由出發點上升至最高點的位移 h 表示如下:

\begin{equation}0 = (19.6)^{2}-2\times 9.8\times h \rightarrow h=19.6(m)\end{equation}

所以,包裹離地的最大高度 H 為:

\begin{equation}H = 24.5 + 19.6 = 44.1 (m)\end{equation}

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第 2 小題

  • 第一種解法:

此包裹由釋放至最高點的時間 \(t_{1}=\frac{19.6}{9.8}=2(s)\)

包裹的高度與時間關係圖。

由最高點落至出發點的時間 \(t_{2}=t_{1}=2(s)\),最後由出發點落至地面的時間\(t_{3}\)為\(-24.5=-19.6t_{3}-\frac{1}{2}\times 9.8t_{3}^2\)\((t_{3}+5)(t_{3}-1)=0\rightarrow t_{3}=-5\)(不合)或 \(t_{3}=1(s)\)

所以由出發至落地的時間為\(t_{1}、t_{2}、t_{3}\) 的總和為 5 秒。

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  • 第二種解法,為符合物理概念的快速解法:

此包裹由出發至落地的位移,根據所訂定的坐標系統為 −24.5 m,包裹從出發至落地的時間示如下:

\((t-5)(t+1)=0\rightarrow t=5\) 或 \(t =-1\)(不合)

所以,包裹由出發至落地的時間為 5 秒。

學習物理的運動學單元時,鉛直上拋是很重要的等加速運動的例子,這是因為(1)鉛直上拋的「速度」及「時間」這兩個物理量,都具有對稱的性質,以及(2)從最高點落地的過程為自由落體運動;因此,要能了解這當中的物理概念,充分利用這些性質,才可以簡化解題過程。

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討論運動學時,誰是「觀察者」很重要。圖/pixabay

討論運動學時,有一重要概念需「常在我心」,那是「誰看誰的相對運動」,換句話說「誰是觀察者」很重要。這絕對無法透過背公式、快速解題就能得到答案。讀者不妨思考以下這題北一女期中考的題目:

忽略空氣阻力影響,重力加速度 g 為 10 公尺/秒2。雙十國慶日上午,一架直升機在高空以 50 公尺/秒 等速度沿直線水平飛行。機上搭載兩名傘兵甲和乙,準備在廣場上空表演特技。對飛機而言,甲先從機上靜止落下, 2 秒後乙接著也靜止落下,但兩者的傘具皆暫時不張開,而在空中自由下降。回答下列問題:

  1. 甲跳落 5 秒後,甲與乙之間相距多少公尺?
  2. 當乙剛跳落時,甲利用一彈射裝置將一小球相對於甲以初速度量值 24 公尺/秒對準乙射出,則經過多少秒後,乙可以接到小球?

說明:

這是運動學的相對運動問題,對地面或地球而言,傘兵甲和乙的水平速度等於飛機的水平航速 50 公尺/秒,因此當乙從機上跳落時,甲的位置正在其正下方處。

1.甲跳落 5 秒後,乙正好跳落 3 秒後,此時甲與乙相距 H

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H =(甲掉下來位移)−(乙掉下來位移),寫成\(H=\frac{1}{2}\times 10\times 5^2-\frac{1}{2}\times 10\times 3^2=80\)公尺。

2.當乙剛跳落時,甲與乙兩者對地面的加速度相同,也就是乙觀察甲並不是等加速運動,而是等速度運動,兩者的相對加速度是零。

此時甲對地面的速度垂直分量為\(V_{Y}=gt=10\times 2=20\)公尺 / 秒,甲乙相距\(Y=\frac{1}{2}\times 10\times 2^2=20\) 公尺。

從甲看乙,乙以 20 公尺 / 秒的相對速度垂直向上遠離甲,當小球相對於甲以初速度量值 24 公尺 / 秒對準乙射出,則小球對乙的相對速度為 \(24−20=4\) 公尺 / 秒等速向上接近乙,經過 \(\frac{20}{4}\) 秒後, 也就是 5 秒後,乙可以接到小球。

此時甲、乙兩人相距\(20\times 5+20=120\) 公尺。

「考得好差,我肯定不適合讀物理」這樣想就錯囉!

學習任何一科目難免會碰到瓶頸與困境,學習高中物理亦然。

絕對不要因為成績低就下結論說自己不是學物理的料,高中物理沒救,這樣思考太悲觀。圖/energepic@Pexels

初學物理的高中生常有刻板印象,認為物理科很困難,原因可能是受到學長姊的經驗談所影響,也可能是國中時期就產生的感受,或受到期中考題難度高、分數低的影響。

遇到物理成績低時,究竟該如何面對?我建議同學們學學白居易面對被貶時的心境轉變,偶遊大林寺,竟然有新的發現,找到心中的「桃花」。

你不妨想一想:物理成績低的原因是不是學習方法不正確?是不是沒有完全消化上課內容?我確實認真學習嗎?我把心思放在物理嗎?物理成績低的原因很多,但絕對不要因為成績低就下結論說自己不是學物理的料,高中物理沒救,這樣思考太悲觀。

自我探索、改變方式,再給物理和自己一次機會

到底該怎麼讀才好呢?圖/GIPHY

每一年都有學生問我:「老師,怎麼辦?我兩次物理期中考都不及格,我有能力學物理嗎?」「老師,我的物理成績這麼低,我還有救嗎?」聽完這些吶喊,我總耐心地告訴他們:「我們來分析你怎麼學習物理,給物理的時間足夠嗎?」「上課認真聽講嗎?整理筆記嗎?做了哪些基本功?」與學生互動後,幫這些心中有迷惑的學生找出路,鼓勵他們突破迷思,回到最基本的「實事求是」,並且確實能執行自己要改進的計畫。

經過自我探索,改變學習方式後,大部分的同學在期末考都能重新出發,找回學習物理的信心。當然,如果只停留在「半暝全頭路,天光沒半步」(台灣俗諺)的「坐而言,起不行」,成績就沒有起色。

物理成績低代表的應是「學習方法和態度有問題」,並不代表自己的腦袋不好。

想突破學習困境,還有一件事很重要:練習多思考,不要「人云亦云」。譬如學到摩擦力的時候,可以試著想一想:摩擦力是不是都是阻力?它的方向永遠與運動方向相反嗎?有沒有可能方向相同或垂直呢?

改變學習方法,學會深入思考、多思考,是學習的不二法門。千萬不要輕易因為物理成績低,就下定論自己能力差而學不好物理。

本文摘自《如何學好高中物理》,2019 年 7 月,天下文化出版。

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。

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《經常趕時間的你,知道在扶梯上走沒效益嗎?》——2019數感盃/高中職組專題報導類銅獎
數感實驗室_96
・2019/05/20 ・3256字 ・閱讀時間約 6 分鐘 ・SR值 535 ・七年級

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 2019數感盃青少年寫作競賽 / 高中職組專題報導類銅獎之作品,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:陳俊宇/中崙高中

手扶梯。圖/Pixabay

約翰是個上班族,他和女朋友約好在離大橋頭捷運站約 500 公尺的地方。早上醒來發現自己睡過頭,急忙趕往捷運站。下捷運之後,為了多節省一些時間,約翰決定不靠右側慢慢搭電扶梯,是從電扶梯左側的走道跑上去。由於大橋頭捷運站的電扶梯很長,約翰走出捷運站時就有點喘了,原本想要一路跑到目的地的他,因氣喘如牛,跑跑停停的結果,最終還是遲到了,女朋友也十分生氣。

約翰看似盡了全力,連在電扶梯上都用奔跑的方式想要節省時間,但結果卻仍是未能盡如人意,如此一來,「在電扶梯上跑或走」到底能否產生我們所預期的效益?還是其實在電扶梯上行走,根本是一件沒有效益的事情?是的,在電扶梯上行走,確實沒有效益。

何謂沒效益?

為什麼在電扶梯上行走沒有效益?
在回答這個問題之前,我們必須要先定義什麼是沒效益呢?
本文的沒效益,就是無法達到最省體力的方式。

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舉個例子,約翰要在固定的時間內,走完相同距離的平地與電扶梯。改變他在平地與電扶梯的速度,比較體力的消耗量(耗能)。如果在電扶梯以較快的速度行走,消耗的體力較小,代表在電扶梯行走較有效益,反之則沒效益。

怎麼走才是真正的有效益?

證明在電扶梯上行走是否有效益

為了證明「在手扶梯上行走沒效益」,我製作了上圖的模擬情境。接著,我要求出「人行走的耗能函數」(這邊的耗能為消耗體力的量)。計算在固定時間內,當耗能最小時,約翰在平地與電扶梯行走的速度值。比較約翰要在平地還是電扶梯上已較快的速度行走,才會有耗能最小。這樣就可以看出看電扶梯上行走是否有效益。

首先,我們的目標是求出人類走路的耗能函數。而耗能=功率×時間:

這個公式怎麼用呢?以燈泡作為例子。一個功率100 W 的燈泡,使用 20 秒,他的耗能就是2000焦耳。

同樣的道理,只要知道人行走的功率函數 P(v),就能透過「耗能=功率×時間」算出耗能。而人在平地行走的功率函數大致呈指數函數(原因請看結尾),為了簡化推導的過程,這邊就用 P(v)=2v代替。

在知道了人在平地行走的功率函數後,讓我們開始推導模擬情境的耗能函數吧。不過推導過程有些複雜,讓我們先從約翰平地與電扶梯的耗能函數開始推導吧。

在平地行走的耗能函數

在平地行走的耗能函數

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我們先來計算約翰在平地( ground )以速度 V走 100 公尺的耗能函數。

約翰行走的耗能函數 E(Vg)為「耗能=功率×時間」:

而約翰行走的耗能功率函數 P(Vg)為:

其中平地距離 L=100 公尺,且「距離=速度×時間」

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經過推導後,可得耗能函數

這個公式要如何使用呢?這邊實際帶入數字看看。

如果以速度 Vg =1 前進,耗能為 E=21×100/1=200。

如果以速度 Vg =4 前進,耗能為 E=24×100/4=400。

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在電扶梯行走的耗能函數

電扶梯行走耗能函數推導

接著,我們來計算約翰在電扶梯( escalator )以速度 Ve 走 100公尺的耗能函數。為了簡化計算,我將上下樓梯的電扶梯改成平地電扶梯,且電扶梯本身的速度 VE=1。

約翰走路的耗能函數 V為「耗能=功率x時間」:


而約翰行走的耗能功率函數 P(Ve) 為:

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其中電扶梯距離 L=100 公尺,而約翰的總速度為「約翰在電扶梯行走速度+電扶梯本身的速度」,且「距離=速度×時間」:


經過推導後,可得耗能函數:

模擬情境的耗能函數

接著就正式來了。

證明在電扶梯上行走是否有效益

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約翰以速度 V走完100公尺的平地,再以速度 V走完100公尺的電扶梯,電扶梯本身速度 VE=1。耗能函數為 :

由於變數太多,首先我們先限定要在 30 秒( t =  t+ te =30)內走完全程,並且將 Vg 替換成 Ve。替換公式為:

經推導後,可得耗能函數:

接著,利用繪圖軟體畫出函數圖形:

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從函數圖形可知,在D點時有最小耗能,且此時約翰在電扶梯行走速度Ve= 6.08,在平地行走速度Vg= 6.3。也就是說,在限定時間 t = 30的情況下, Vg >Ve時有最小耗能。由此可知在平地以較快的速度行走比較有效益。

從函數圖形可知,在 D 點時有最小耗能,且此時約翰在電扶梯行走速度 Ve= 6.08,在平地行走速度 V= 6.3。也就是說,在限定時間 t = 30的情況下, V >V時有最小耗能。由此可知在平地以較快的速度行走比較有效益。

改變總時間看變化

剛剛是用總時間 t =30 來做模擬,為了更廣義的證明,我們將總時間 t。值進行改變,結果如下圖。

發現在所有情況下,當約翰在平地行走速度大於電扶梯行走速度 (V > Ve )時,有最小耗能。由此可知在平地以較快的速度行走比較有效益, 在電扶梯上行走沒有效益。 並且在總時間 t 越長時,這個現象更加明顯。

在電扶梯上行走變相「減少了待在電扶梯上的時間」

在賴以威老師執筆的「超展開數學約會」有對這個現象作出解釋。賴以威老師表示,會造成這樣的結果,是因為在電扶梯上行走變相「減少了待在電扶梯上的時間」。你每停留在電扶梯上一秒,電扶梯會推你往前 1 公尺。如果電扶梯上不動,電扶梯便會幫你走完電扶梯的全程。

所以下次在體力有限的情況下,最好在電扶梯上休息,等到了平地在進行衝刺,好好利用電扶梯給你的效益。當然,如果目的地離捷運站不遠,而你的體力又足夠,你便可以一路衝刺到底。

人行走的耗能功率函數推導

我使用『106年全國大專校院田徑公開賽──各項參賽名單暨參考成績』,裡面大專男子 200 m,400 m,800 m,1500 m,5000 m,10000 m 的成績。

我假設一般人行走的耗能功率函數的趨勢與運動員相似。當運動員跑完全程後,體力用盡,體力是1個單位。時間t用比賽第一名與最後一名的平均時間,且功率:

使用 Excel 將座標(速度,功率)=( v ,  P(v))點上。發現函數圖形接近指數函數:

本文的推導只要耗能功率函數的趨勢,於是使用指數函數 P(v)=2代替。

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數感實驗室_96
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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/