【校園超連結】簡麗賢／在台北101上物理課

图／裴小马

七月分科测验结束，学生传讯息给我：「老师，物理考台北101的阻尼球。花莲地震时，台北101仅轻微晃动，是由于92楼到87楼间设有以多条钢缆悬挂重量660公吨的球形质量块，并以阻尼器与楼板连接构成减振系统，要我们估算101大楼主结构以基频振动的周期。」「校外教学参访101，看过那颗金黄色大球，答题很有感。」

实施新课纲后，为了让学生感受生活中有物理、物理在生活中，开设高三多元选修课程「言之有物，说之有理－－科学写作与短讲」，设计参访台北101的主题，吸引不少学生选修。

「好期待到101上物理课。不知道能上什么？」这是学生最常提出来的疑问。「可以上人文、科学和艺术，单是超高速电梯、阻尼球和绿建筑，两节课根本不够用。」说明后，学生往往瞪大眼睛。

缔造一幢特色建筑，可以改变一座城市

「我变重又变轻了，体重计的读数会改变，好神奇喔！」为了印证学过的牛顿力学，学生携带体重计搭乘101的超高速电梯，三十七秒上升过程，目睹指针偏转，见证这部充满电学与力学的电梯加速与减速，会影响体重计的读数。

「哇！第一次站在这么高的地方看台北，原来房子这么密集。」「脚下的国父纪念馆、大巨蛋竟然这么渺小。我看到观音山的全貌了！」看到学生喜悦的笑容，听到充满惊奇的对话，也点燃我的教学热情。台北101是全球第一幢高度超过五百公尺的大楼，虽然现在排在十名之后，但站在观景台俯瞰台北城，自然思及杜甫赞叹雄伟的泰山：「会当凌绝顶，一览众山小。」学生说：「台北的建筑竟如此渺小而密集。」

缔造一幢特色建筑，可以改变一座城市。台北101金融大楼于民国93年十二月正式启用，地面共101层，高度接近508公尺，由擅长东方文化与现代科技建筑的知名建筑师李祖原设计，总共八个「斗」，外型如竹，才高八斗，节节上升，繁花绽放，象征步步高升与花开富贵。

然而，带学生到台北101绝不能仅透过玻璃帷幕登高望远、观赏栉比鳞次的建筑，因为这栋大楼气韵生动，是台湾当代文明地标和划时代巨作，更是蕴藏物理知识与建筑力学的科学殿堂。

以史为鉴，全球最大的阻尼球应运而生

以台湾超高层大楼的建筑而言，强力的台风与频繁的地震是最严苛的考验，结构设计必须考量抗风和抗震。101大楼的外观四个角呈现锯齿状与「树大招风」有关，拔地而起的高楼因应风袭与地摇，建筑外观的设计经过风洞实验室测试，而窗户也须考量玻璃材质和风吹袭的压力强度。

物理学谈到物体在不受外力作用时的自然振荡频率，当物体以自然频率随着外来振动源振动时，即是共振现象。发生风袭或地震时，建筑物会跟着振动，若台北101大楼遇到台风或地震，振动频率恰好和大楼的自然频率一致，101就会发生剧烈摇晃。

历史是一面镜子，墨西哥西海岸曾发生规模8.1的剧震，当时墨西哥市内高楼大厦倒塌的原因之一，即是地震波传递能量产生共振效应。

以史为鉴，台湾位于欧亚大陆板块和菲律宾海洋板块的交界带，又在台风经过路径中，建筑台北101必须考虑天然灾害和共振效应，减缓大楼晃动程度，全球最大的阻尼球应运而生。以阻尼球与楼板连接构成减振系统，当风袭或地震使大楼以主结构的基频振动时，振动能量便能有效地转移至朝相反方向移动的球形质量块，使得阻尼器伸缩以吸收大楼的振动能量，减缓大楼的摆动效应。

上完课后，学生有感而发：「常经过台北101，从没想过这巍峨建筑蕴藏这么多学问。这是一堂不一样的物理课。」「亲眼看到风阻尼球，才知道结构，长知识了。」「跨年看烟火秀，从不知道台北101是全球最高的绿建筑，现在略懂略懂。」

处处留心皆学问，以科学之眼凝视台北101，别有一番物理之美。