问题背景:
我们班有一块小黑板, 如图所示, 图中右边立着的是门, 门中空着的一块看作窗户(此文中没用), 下面中间的物体是桌子, 中间的就是那个悲剧的小黑板了。
小黑板的作用和优点有很多, 比如我们可以把每日的作业写在它上面而不占用主黑板, 促进了教育教学事业的有效开展。我们还可以在天气热的时候把它当作扇子来为大家扇风, 但是扇风前需要把它擦干净。
然而, 我们当初没有缜密的设计好这个小黑板的使用方式, 就随意地将它摆放在桌子上, 几乎依靠A处的阻力来保持其不滑落, 而忽略了阻力可能不够的问题。
容易思考得知它在受到轻微扰动后会滑落, 事实上这个滑落现象今天已经发生了三次之多。
那么滑落的后果都有什么呢?
小黑板滑落的后果:
首先, 小黑板滑落伴随有响声和风。风在夏天好像倒没有什么, 但是响声可以使人受到惊吓, 使得心脏等器官不好的人发病。
我们的老师心理素质和身体素质都很好, 所以假设课上小黑板滑落引发一个同学的心脏病, 于是我们需要及时将他送到医院抢救。而送往医院的路途中又有可能遭遇车祸, 这样一来同学的功课就在高三紧要关头耽误了, 为了救人, 那节课也耽误了。
更一般的情况, 上课时黑板滑落会分散老师的注意力, 更会分散同学的注意力。根据估算, 这会耽误课堂时间约5秒, 而离得更近的人, 被耽误的时间更长, 可能达到10秒。离的最近的人, 为了眼前舒服(比如我)和出于好心(坐在我前面的同学), 会前去将小黑板放好、扶正, 这耽误的时间就更长了。
所以, 小黑板滑落可以减小课堂效率, 阻碍教育教学工作成功开展, 更进一步地, 这可能导致人身安全问题发生。
于是, 我们需要设法解决它。
已应用的快速临时方案:
将一块足够厚的湿抹布垫在小黑板下面, 如图所示, 在B的地方, 以此来增加阻力。
说是临时的方案是因为抹布干了之后, 阻力会减小, 然后效果就很可能达不到了。
设想的方案一:
上述, 所以我就想设计一种几乎永久的而且又十分简单的解决方案。我们知道, 橡皮的的摩擦力可以达到很大, 于是我们可以把抹布换成橡皮来阻止它滑落。
然而, 这个方案致命的一点就是, 我们找! 不! 到! 废旧的足够大的橡皮。
这其实是显然的, 因为废旧的橡皮都是用过的橡皮, 都是橡皮渣渣, 不会很大。
如果用新橡皮的话, 就会感觉太浪费了。
类似地, 可以使用3D打印机打印出小零件, 然后使用热熔胶枪(热熔胶枪喷出的热熔胶冷却之后的摩擦系数, 个人感觉还是挺大的)在零件上面涂抹热熔胶来增加阻力。另外, 这还有一个好处就是3D打印出来的小零件要比橡皮好看。
设想的方案二:
于是, 我简要设计了一个新型的方案, 其实质上就是快速临时方案的改进版。
根据快速临时方案中得到的结论, 我们只需要维持抹布不干就能保证小黑板不滑落。
于是, 只需要每日定时给抹布喷洒一定量的水即可, 十分简单。
考虑到我们班地理位置离女厕所较近, 所以可以从女厕所接一个水管过来, 安装好电磁阀, 连接好控制器、传感器, 编写板载程序包括设定好时间以及水量就可以了。
这个方法有个难点就是如何确定水量, 以及水量需求是否随温度变化而变化。这就需要做实验研究水量需求和气温的关系。
另外, 有人说, 不断的滴水会导致抹布破裂, 为了解决这个问题, 可以使用润湿的方法而不是滴水。
考虑一种惊悚情况, 停电。
短时间停电还好, 但是如果停电时间过长的话, 会导致抹布晾干, 进而导致小黑板滑落。所以还需要为控制器的电源适配器配备UPS(不间断电源)系统。
另外, 由于抹布长时间润湿, 长时间受到黑板压迫, 可能会逐渐失效, 这个问题确实还有待认真分析。
总结:
再次仔细地分析一下上面几个解决方案, 发现方案二虽然稳定可靠, 但是可实践性太小, 不便于实施。而且, 就像一位同学说的一样, 即使实施, 实施成功也是毕业之后的事情了。
所以, 还是仔细找找废旧橡皮或者设计一个3D小零件吧。
展望:
下一次, 我想研究一下我家洗手间漏水甚至喷水的水龙头。
科学家的品质！
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