第279話：路上的機車阿北，準備「假面騎士，變身！」

假面騎士現身台灣街頭！加大版颱風腰帶 即將變身？！這位阿北是本鄉猛 嗎？！

台灣新聞最喜歡用「行車記錄器」當材料，本版也來跟（ㄉㄨㄛˋ）風（ㄌㄨㄛˋ）一下！

在路上如小蜜蜂般跑來跑去的機車，是台灣的日常街景，但是有也非日常的時候：有目擊證人表示，一位貌似尋常的阿北，騎了一台非比尋常的機車，車尾有個巨大風扇旋轉中，他懷疑這位阿北的機車經過「究極的改裝」，已經搭載了渦輪推進器，目前雖然阿北看起來騎得很悠閒，一旦將渦輪全開，應該可以飛快前進，跟超跑較量一番，果然是「高手在民間」！

等等，車子後面那東西看起來，根本就像是個電風扇嘛！姑且不論電要插哪裡，先來看一下，如果在機車後面裝個電風扇，是不是能讓機車騎士尬車尬起來更爽快？

我們在吹電風扇時，可以感受到風吹過來的力量，所以用這股風力的反作用力來幫機車加速，是有可能的。如何計算電風扇的風力有多大呢？首先要知道這部電風扇的「風量」，也就是每分鐘會有多少體積的風被電風扇給「吹出來」。以某日系廠牌的14吋電扇，它的風扇直徑是35公分，風量是65.88 m^3/min（每分鐘65.88立方公尺）。從這兩個數據我們可以計算出風速。下圖中左邊的電風扇扇葉為直徑35公分的圓形，整個圓柱體為一分鐘內從左往右被吹出去的空氣，體積為65.88立方公尺。這個圓柱體的長度為「圓柱體的體積÷圓的面積」= 65.88/(0.1752×圓周率π) = 685公尺，所以最右邊的空氣，一共花了60秒跑了這麼遠，故風速為685/60 = 11.4 m/sec。

這樣的風速能產生多大的力量呢？這一大塊空氣的「動量 = 空氣的體積×空氣的密度×空氣的速度」= 65.88×1.18×11.4 = 886 kg‧m/sec，其中用到空氣在攝氏25度時，密度為每立方公尺1.18公斤。電風扇一共花了60秒讓這塊空氣由靜止得到這麼大的動量，所以施力為 886/60 = 14.8 牛頓，換成大家比較熟悉的單位，就是1.51公斤重的力量。根據牛頓第三運動定律，電風扇（加上裝著電風扇、上面騎著阿北的機車）會受到同樣是1.51公斤重的反作用力，把機車往前推。

果然這個裝置是可以提供推力幫機車加速的喔！

接下來就來看看這個加速能力如何，請大家恢復一下中學物理的記憶（夢魘）。

不想看計算的答案在這裡：靠這支「阿北牌渦輪風扇推進器」從靜止加速到時速100公里得花上320秒，將近5分半鐘。

推薦大家還是看一下物理計算，很有趣的（我知道有人會翻白眼）：一部125 cc的機車質量大約為110 kg，加上阿北的體重與風扇後，假設總質量為170 kg好了，在不考慮摩擦力與風阻的狀況下，根據牛頓第二運動定律「F（力，單位牛頓） = m（質量，單位公斤）×a（加速度，單位公尺每秒平方）」，可以得到加速度 a = F/m = 14.8/170 = 0.87 m/sec^2（零點「八七」不能再高了），也就是每秒鐘讓速率增加0.87 m/sec，或是每秒時速增加0.313公里，所以從靜止加速到時速100公里需要100÷0.313 = 320 秒。

相較之下，一般轎車加速到時速100公里大約要10秒鐘上下，跑車級在5秒鐘以內。機車的加速能力不比汽車遜色（看看路口一變綠燈時機車一馬當先猛衝出去的勇姿就知道啦），去年（2020）10月在台中麗寶樂園舉行的「MotoFantastic Battle Day」（MFBD）機車直線加速大賽，選手們衝100公尺只要花5秒鐘，這樣算起來加速能力為何呢？利用「S（距離，單位公尺）= 1/2×a（加速度）×t（時間，單位秒）的平方」，也就是100 = 1/2×a×5^2，可以得到a = 8 m/sec^2，或是每秒時速增加28.8公里，也就是從靜止加速到時速100公里只需要3.47秒，這已經是跑車等級了！

要讓「阿北牌渦輪風扇推進器」去參加MFBD大賽，得把加速能力提高92倍才行，怎麼做呢？如果不把風扇變大以免阻礙交通的話，另一個方法就是提高風扇的轉速。這支電風扇的最高轉速是每分鐘的轉速是940轉，也就是每秒將近16轉，我們就一口氣把轉速提高92倍吧，變成每分鐘86480轉！這樣會發生什麼是呢？本來的轉速下，扇葉尖端的每一秒鐘繞風扇週長16次，其速率為 = 0.35×π×16 = 17 m/sec，這下提高了92倍變成1564 m/sec，超過音速！當物體運動超過音速時，就會發出有如忍者的必殺技「真空斬」一樣的「衝擊波」，所以阿北的渦輪機車一飆起來，扇葉向四面八方發出的衝擊波，會把周圍走路的、擺攤的、騎腳踏車的、騎機車的路人們殺了個血流成河…

原來這個阿北這麼厲害，還沒變身成假面騎士攻擊力就這麼強，不過...

不行！這太危險了！而且，其實把轉速拉高，由於空氣的擾動與黏滯性，推力其實無法等比例上升的。

所以，這位阿北機車後面的電風扇，最大的功能，就是在停紅燈的時候，幫停在他後面的騎士們吹涼，以台灣炎熱的夏天來說，真的是非常貼心的阿北。唯一的問題是，電從哪裡來？阿北會為了怕後面的人太熱，特地在機車上裝個發電機來給電風扇用嗎？

說實在的，最有可能的答案是，阿北從大賣場買了台電風扇，將它安裝在後座上準備運回家，因為行駛中的機車與空氣之間的相對速度，吹在機車騎士身上的風也吹在電風扇上面，電風扇就轉起來了。而且，由於「能量守恆定律」，機車引擎的能量，會有一部分被電風扇的轉動動能分走，加上風扇還會造成風阻變大，所以阿北騎起機車來，應該會感到比平常更吃力一點。

但是以上都是幌子，能量當然是要給那個颱風腰帶加大版，油門再催大一點，阿北就要變身啦！#修卡軍團，洗好脖子等著吧！

溫馨小提醒：上述的計算，都是忽略了許多真實世界的細節所得的結果，所以不會是百分之百正確的答案，不過已經足以讓我們掌握「大約是在多大的等級」的概念，這種「#數量級」的估算，在科學上或在生活中，都是很有用的。如果要把所有的狀況都考慮進去，可能得用超級電腦來模擬了。

影片連結：https://youtu.be/EUwt3IFKx7Y