第9章 运输科技的原理与应用 9-1运输科技的原理 9-2运输科技的应用
9-3运输科技的商业运用——物流系统
架构表
運輸科技的原理與應用 載具的主要 運作原理 範圍 摩擦力 作用力與反作用力 磁力 人員運輸 貨物運輸 特種用途 通訊科技 製造科技 營建科技 能源與動力科技 氣象觀測科技 運輸科技的 相關職業 物流系統 設計者 生產或維修人員 運輸者 完整物流的認識 運送區域分類 原料物流 生產物流 銷售物流 都市消費物流 區域物流 國際物流 相關的配套 措施 英文中有一句谚语：“Time is money.”每个人每天的时间都是一样的，若能增加运输工具的速度，便能做更多的事情。因此，“失魂洛默”两人再度携手合作，想利用已知的运输科技原理，减少摩擦力、提升能源的转换效率，发明出高效能的运输工具；但从那默悲惨的下场，不难想见他们的发明还有很大的修正空间。
9-1纲要 摩擦力
作用力与反作用力 磁力
▲图9-2 轮胎面具有凹槽，增加与地面的摩擦力，行驶时才不会打滑
▲图9-1 沙滩车轮轴与轴承的设计，可减少摩擦力
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▲图9-3 在雪地中行车，须在车轮上加装雪链，增加雪地行车的摩擦力
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9-1运输科技的原理
运输科技除了能够将人或物安全的送到目的地之外，还要注意如何让载具在行进时，能够迅速、安稳地启动、停止和前进，且能正确地控制行进方向。一般而言，能协助载具进行上述动作的主要原理有：摩擦力（请参见二下第6章6-3小节）、作用力与反作用力（请参见第2章2-3小节）、压力差以及磁力等，以下针对这些原理举例说明。 1摩擦力
1. 原理应用：载具的设计是为了增加载具的速度，有时要减少摩擦力，如沙滩车轮轴与轴承的设计（图9-1）；有时则需要增加摩擦力，又如汽车轮胎表面的纹路（图9-2），在汽车加速或减速时，靠轮胎纹路增加与地面的摩擦力（又称抓地力），使加速更容易，再配合煞车系统就可以迅速把车停住。
此外，马路上若有油渍污染路面造成路面溼滑，则会减少轮胎与地面间的摩擦力，容易造成交通意外事故；在雪地中行车，必须在车轮上加装雪链，以增加轮胎在雪地行车时的摩擦力（图9-3）。
2. 方向控制：以车辆为例，一般除了利用控制（转向）系统，配合轮胎与地面摩擦力来改变行进方向之外，竞速专用的赛车常出现的甩尾操作，就是利用煞车等操作技巧使两侧或前后轮胎与地面摩擦力变得不同，以产生快速转向的效果。
2作用力与反作用力
1. 原理应用：在日常生活中，常见到许多运用“作用力与反作用力”理论的运输载具；科学家运用此定律并结合“当燃料点燃爆炸产生高温时，可协助同时产生之高压气体迅速从排气口喷射出来”的方法，设计出喷射引擎（图9-4）。
◎風扇前進葉片：風扇將空氣吸入，有些空氣進入壓縮機，但大部分空氣直接進入引擎。 ◎渦輪機：在燃燒室產生的氣體會流入渦輪機，並且轉動渦輪機葉片。 ◎壓縮機：空氣在壓縮機中被壓縮，推入燃燒室。 ◎燃燒室：被噴灌入燃燒室的燃料在此被點燃，並和壓縮空氣中的氧結合燃燒，產生膨脹的熱氣體。 ◎排氣裝置：最後氣體由排氣口排出，藉此產生動力。
▲图9-4 涡轮喷射引擎内部构造示意图。涡轮喷射引擎可用非常快的速度，将空气由一边吸入，与燃料结合燃烧后从另一边排出（或喷射），继而推动涡轮机，使飞机前进
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▲图9-5 大多数的飞机，都是用涡轮喷射引擎来推动
▲图9-7 火箭利用燃料喷射引擎所产生的反作用力，可携带航天飞机玤升空
▲图9-8 图中为“AV8B海鹰二型垂直短场起降战机”
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如飞机使用的涡轮喷射引擎（图9-5）与火箭使用的燃料喷射引擎，皆是利用引擎内部的燃料燃烧、爆炸后，喷射出极大的气流，产生与喷射方向相反的推进力，来使飞机或火箭起飞。当飞机起飞时，抬起机首以增大攻角，也是利用作用力与反作用力产生主要升力的做法（图9-6）。
▲图9-6 飞机要爬升时，机首会上抬以增大攻角
设计载具者在运用反作用力原理时，大多着重在强化引擎喷射能力，并尽量节省燃料之消耗量，尤其是航天飞机玤对化学燃料之使用更是谨慎，甚至会采用核能及太阳能作为产生反作用力的能源。此外，反作用力原理亦可用来作为煞车的方式之一，只需将引擎的喷射方向转至与前进方向相同即可。 2. 方向控制：以人造卫星、航天飞机玤或海猎鹰式战斗机为例，环绕地球的人造卫星或航天飞机玤，是以燃料喷射引擎所产生的反作用力操控升降或转向（图9-7）；海猎鹰式战斗机将引擎的喷射口转向下或向后，进而操控飞机升降、前进或转向（图9-8、9-9）。
▲图9-9 海猎鹰式战斗机可垂直上下、左右水平飞行，也可以向后飞，不需要任何跑道（表示推力，
表示前进方向）
3. 飞机飞行姿势：飞机需具备各种控制面，才可提供飞行中必要的稳定性与任何方向的转动。常见的主控制面有副翼、升降舵与方向舵。假设以航空器的重心作为参考点，划分出两两相互垂直之三条轴线，便可依此讨论航空器的方向控制。以下为飞机的三个主要飞行姿势：
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课本-生科（运输科技的原理与应用） - 图文
