安全指甲剪-力矩与垫片阻挡的应用.docx

安全指甲剪…-力矩與墊片阻擋的應用摘 要 剪指甲對某些人並不是一件簡單的工作，力量不足或是不專心會造成指甲剪得歪七扭八，甚至剪破皮，本研究在指甲剪上安裝照明設備、阻擋墊片及防指甲飛濺套子，並改良出伸縮把手，利用力臂的長短來控制所需的力道加裝改良的「安全指甲剪」測試結果與一般指甲剪比較有以下幾點差異：一、可改變力臂的長短方便力氣較小的人使用二、加裝2個LED燈最合適，可以增加照度6微瓦／平方公分三、防指甲飛濺套子可將指甲屑集中四、加裝1mm寬的墊片可使指甲剪一次能夠剪下的指甲長度最大為2.3mm，這樣就不容易將自己剪傷關鍵詞：安全指甲剪、力臂、墊片壹、研究動機剪指甲是每個人在生活中都會遇到的事情，但是對一些人來說，這件事並不是那麼方便，例如：使用一般指甲剪剪指甲，光線不足容易剪到手：而且指甲屑很容易亂飛另外年長者的指甲容易鈣化，剪指甲不是很方便這讓我們激發出想設計一種新的指甲剪的想法，讓這些缺點可以改掉，增進大家生活中的便利性貳、研究目的　　一、剪指甲所需的力量及握把長度　　二、LED燈泡顆數對剪指甲照明的幫助　　三、加裝套子對指甲屑飛出範圍的改變　　四、增加前端墊片對剪指甲安全性的影響参、研究設備及器材　　電線電池座水銀電池飛機木螺絲釘美工刀熱熔槍焊錫電熱棒方格紙彈簧照度計尺砝碼肆、研究過程及方法　　一、製作指甲刀模型將新設計出的指甲刀畫成設計圖，並以1(實物)：2(模型)的比例使用飛機木當作材料，按照設計圖製作出安全指甲刀模型。

一)、塑膠套，新加裝在指甲刀上的部份，可防止指甲屑亂飛，便於清理；我們所新加的功 能，例如：LED燈、電池座、電池、開關等，大部分都設置在塑膠套上1. 可伸縮式把手2. 墊片3. 塑膠套4. LED燈泡5. 電線收納處6. 水銀電池座7. 開關8. 可拆卸式刀片34567單位：mm圖一：塑膠套(二)、指甲刀本體，基本上與一般的指甲刀外型相差不多，新加的功能就是增加了伸縮式把 手與墊片和可拆卸式刀片128單位：mm圖二：指甲刀本體(三)、內部燈泡電路圖，圖中的二極體就是LED燈泡，電池是使用水銀電池圖三：內部燈泡電路圖照片1：電池座的彈簧照片2：利用電池座之彈簧模擬出指甲刀的彈力照片3：指甲刀及塑膠套模型半成品照片4：內部電路材料照片5：開關模型前半部照片6：開關模型後半部照片7：塑膠套模型成品照片8：內部電線照片9：指甲刀本體模型成品照片10：塑膠套上LED燈照片11：最後完成品　　 二、 剪指甲所需的力量及握把長度　　　　(一)、以一般指甲刀的握把長度(7cm)當作基準，利用木棒延長其長度，分別做 　　出9cm、11cm、13cm(我們所設計之指甲刀握把長度)等四種不同的長度。

　　 (二)、利用寶特瓶裝水當作重物(如照片12)，做出500g、1000g、1500g等三種不 同重量，模擬剪指甲時所施的力量 　　 (三)、以一般A4紙張來當作測量標準，記錄下各個長度的握把使用相同力道所 能剪下的最大張數 　　 (四)、重複(三)的步驟分別測出使用不同重量時的結果，並記錄成表照片12　　 三、 LED燈泡顆數對剪指甲照明的幫助　　　　(一)、分別準備1顆、2顆、3顆、4顆LED燈泡(我們所設計之指甲刀裝設的LED 燈泡數目)　　　　(二)、使用一般小型照度器(如照片13)當作測量亮度之儀器(單位;每平方公分／微瓦 特)　　　　(三)、在完全不透光之暗室進行測量，分別測量每一種數目之LED燈泡亮度，並記 錄成表照片13　　 四、加裝套子對指甲屑飛出範圍的改變　　　　(一)、使用方格座標圖當作測量標準　　　　(二)、分別使用一般指甲刀(無加裝套子)與我們所設計的指甲刀(有加裝套子)來　　 進行實驗　　　　(三)、在無風之密閉空間，在方格座標圖上，分別使用相同力道及面對相同方　　　　　 向剪下相同張數(20張)之A4紙張。

　　　　(四)、在剪下的同時，在方格座標圖(區分為十六個區塊)上標下各個紙屑的座標，且 紀錄其所在區塊　　　　(五)、分別記錄完成後，比較兩者的密集度　　五、增加前端墊片對剪指甲安全性的影響　　　　(一)、以一般指甲刀之下方刀片當作基準(以0cm計)，使用黏土在下方刀片分別做出 　 0.05cm、0.1cm、0.15cm、0.2cm(我們所設計之指甲刀墊片厚度)等四種不同厚 度　　　　(二)、分別以同一人的同一隻手指測量，記錄下最長所能剪到的指甲長度，並記錄 成表　　　　(三)、最長所能剪到的指甲長度若越小(但不影響應該剪到之指甲長度)，表示其安全 度越高伍、研究結果　　一、剪指甲所需的力量及握把長度　　　(一)、我們所測量出的結果為：使用7cm的握把長度使用500g、1000g、1500g時　　　　　 所能剪下紙張張數分別為0張、1張、2張；使用9cm的握把長度使用500g、 1000g、1500g時所能剪下紙張張數分別為0張、1張、3張；用11cm的握 把長度使用500g、1000g、1500g時所能剪下紙張張數分別為0張、2張、3 張；用13cm的握把長度使用500g、1000g、1500g時所能剪下紙張張數分別 為0張、2張、4張。

當握把長度越長或施力越大，所能剪下的紙張數目越多 (二)、由圖四可看出指甲刀握把的長度越長，使用相同力量時所能剪下的紙張數越多根據槓桿原理(施力臂施力＝抗力臂抗力，當抗力及抗力臂固定時，施力臂越長，則所需施的力越小，也就是越省力)，此時我們所設計的指甲刀之握把(施力臂)比一般指甲刀之握把較長，也就是我們所設計之指甲刀與一般指甲刀相比之下較為省力剪指甲所需的力量及握把長度比較圖012345500g1000g1500g施力大小7cm9cm11cm13cm紙張數目圖四：　　二、LED燈泡顆數對剪指甲照明的幫助　　　(一)、我們測量出的結果為：當在兩個日光燈管之不透光房間（一般室內的光線）其　　　　　 亮度為１微瓦特／平方公分，而在完全無光的環境下，使用1顆LED燈泡的亮 度為4微瓦特／平方公分；使用2顆LED燈泡的亮度為6微瓦特／平方公分； 使用3顆LED燈泡的亮度為7微瓦特／平方公分；使用4顆LED燈泡的亮度 為8微瓦特／平方公分另外，我們還發現了燈泡數目增加時，其亮度並不是 和燈泡數目成正比。

　 (二)、從圖五可看出，當不使用LED燈時，其亮度為1微瓦特／平方公分，而當使 用一顆LED燈時，其亮度為4微瓦特／平方公分，兩者的差距較多可是當 LED燈之數目遞增時，亮度並沒有像之前的差距那麼多，反而變小，我們發現 使用四顆燈泡並沒有比使用兩顆燈泡之亮度增加很多，但前者之號電量卻是後 者的兩倍，這並不符合經濟效益，所以我們決定將原本的四顆燈泡減少為兩顆， 這樣較符合經濟效益圖五： LED燈泡顆數對照度的幫助024681001234LED燈泡顆數照度(微瓦特/平方公分)P.S：1.亮度單位為”微瓦特／平方公分” 2.ＬＥＤ燈泡顆數為０是指兩個日光燈管之不透光房間，其餘的則是在不透光 之暗室中使用不同ＬＥＤ燈泡顆數　　三、加裝套子對指甲屑飛出範圍的改變　　　　(一)、無加裝套子的指甲刀所剪下的紙的座標分別為：　　　　第一張(－5.4，－8.2)、第二張(－7.8，－4)、第三張(－1，－6.1)、　　　　第四張(3.2，11.2)、第五張(6，－8.8)、第六張(－0.7，－2.2)、　　　　第七張(－6.9，5.2)、第八張(－3.6，－3.5)、第九張(－3.7，－4)、　　　　第十張(－5，1)、第十一張(－2.9，7)、第十二張(－2.7，－5.1)、　　　　第十三張(5.2，11.3)、第十四張(－2，0)、第十五張(1.2，－3)、　　　　第十六張(0.7，－5.4)、第十七張(4.8，－6.9)、第十八張(10，－2.7)、　　　　第十九張(4，3.8) 第二十張(9.1，－1.4)　(二)、有加裝套子的指甲刀所剪下的紙的座標分別為：第一張(－2.2，3.2)、第二張(－2.1，2.1)、第三張(－2，4.1)、　　　　第四張(－3.8，3)、第五張(－2.8，5.2)、第六張(－3.5，4.5)、　　　　第七張(－2.6，4.3)、第八張(－3.3，3.9)、第九張(－3.8，5.4)、　　　　第十張(－2.1，2.2)、第十一張(－3，4.2)、第十二張(－3.1，5.9)、　　　　第十三張(－4，4.7)、第十四張(－1.8，4.9)、第十五張(－3.2，2.2)、　　　　第十六張(－2.1，6)、第十七張(－4，3.2)、第十八張(－1.9，3.8)、　　　　第十九張(－1.8，3.1) 第二十張(－3，3.4)　　　　(三)、無加裝套子的指甲刀所剪下紙張在各區塊的比例分別為：　　　 第一、八、十四、十五區塊：0％ 第二、三、四、七、九、十三、十六區塊：5％　　　　第五、六、十二區塊：10％　 第十一區塊：15％ 第十區塊：20% (四)、有加裝套子的指甲刀所剪下紙張在各區塊的比例分別為：　　　　除了第六區塊為100％外，其餘皆為0％ (五)、由表一中可看出，無加裝套子(一般指甲刀)時，其指甲屑所飛出的範圍十分 大，這也就說明在剪指甲過後，指甲屑將會散落一地，到處都是，十分不好 清理乾淨。

相對的，有加裝套子(我們改良過侯的指甲刀)，因為其套子限制了 指甲屑 所飛出的範圍，所以其剪下的指甲屑比無加裝套子(一般指甲刀)相比 來的小很多，在剪指甲過後也就容易清理的多無加裝套子有加裝套子座標圖 1020% 1115% 610% 510% 1210% 165% 135% 140% 150% 80% 75% 95% 45% 35% 25% 10%5％0％10％。