關鍵概念
生物學
生理學
物理學
機械強度
導言
你有沒有想過頭髮有多結實？當我們談論頭髮時，我們通常討論顏色、長度或質地。但是頭髮強度呢？如果你看一下一根頭髮，它看起來像一根非常細的線。事實上，它的平均厚度只有約 0.1 毫米。看起來這麼細的線不可能很結實。你認為一根頭髮能承受多大的重量？在這個活動中，你將測試頭髮，找出答案。你可能會對結果感到驚訝！
背景
你知道嗎，一個普通人的頭部大約有 10 萬根頭髮？每根頭髮都從毛囊中長出來，毛囊是我們皮膚外層中隧道狀的結構。你可能已經注意到，在頭髮的根部，有時質地比頭髮的其他部分更白更柔軟。頭髮的這一部分通常位於皮膚下方，被稱為發球。它是頭髮的活體部分，負責頭髮的生長。頭髮的另一部分，我們看到的從皮膚中長出來的部分，被稱為發乾。
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發乾主要負責我們頭髮的強度。您可能會驚訝地聽到，雖然發乾的平均厚度只有 0.1 毫米，但它由三個不同的層組成。頭髮中心的最內層稱為髓質。它幾乎是不可見的，非常柔軟和脆弱。中間層是最厚的層，稱為皮質。它的大部分強度來自一種叫做角蛋白的物質。角蛋白也存在於我們的指甲以及動物的羽毛、蹄和爪中。在這一層中，角蛋白以棒狀束排列——與增加額外結構的脂肪並排。皮質還容納黑色素，黑色素賦予我們頭髮顏色。發乾的最外層稱為角質層。這一層由扁平的、重疊的細胞層形成，這些細胞層形成鱗片，類似於魚鱗，可以加強和保護髮幹。這三層共同創造了一種非常堅韌的頭髮纖維。
在這個活動中，您將透過測量一根頭髮能承受多大的重量來測試它的強度。您甚至不必拔任何頭髮——您只需使用一個人平均每天脫落的約 100 根頭髮中的一根即可！
材料
至少一根頭髮（至少 5 釐米長）。可以從刷子或梳子或其他地方收集。
鉛筆
兩疊書或兩個相同大小的盒子
回形針
膠帶
小塑膠袋
用作砝碼的小物品（例如硬幣、彈珠等）
秤
額外的頭髮——包括來自不同人的頭髮（可選）
準備
將一根頭髮的一端牢固地綁在鉛筆的中間。如果打結太困難，您可以用膠帶將頭髮粘在鉛筆上。
將頭髮的另一端連線到回形針上（使用結或膠帶）。
將回形針鉤穿過小塑膠袋一側的頂部。
輕輕拉動兩端，測試頭髮是否能固定在鉛筆和袋子上。如果頭髮鬆動，請使用更多膠帶固定頭髮。
將兩堆書或盒子堆疊到相同的高度——足夠高以容納頭髮和塑膠袋的長度。將書堆或盒子堆並排放置，在它們之間留出足夠的間隙，以便鉛筆可以平衡地架在書堆或盒子堆上，而袋子可以自由地懸掛在間隙中。
步驟
在開始測試之前，猜測頭髮能夠承受多大的重量。你認為需要多少個硬幣或彈珠才能拉斷頭髮？
拿起你的一個砝碼（硬幣或彈珠），小心地放入塑膠袋中。頭髮斷了嗎？
如果頭髮仍然完好無損，輕輕地再向袋子裡新增一個硬幣或彈珠。當你新增額外的重量時，頭髮會發生什麼變化？
繼續向袋子裡新增重量。每次新增重量後仔細檢查頭髮。隨著重量的增加，頭髮如何承受？
一旦頭髮斷裂，將塑膠袋，包括裡面的硬幣或彈珠，放在秤上。頭髮能夠承受多大的重量？比你最初預測的多還是少？
額外內容：用來自不同人的頭髮重複相同的測試。哪種頭髮最結實？
額外內容：嘗試使用兩根或更多根並排綁在一起的頭髮進行測試，而不是使用一根頭髮。兩根頭髮能承受雙倍的重量嗎？
額外內容：找出頭髮質地是否會產生影響。捲髮還是直髮更能承受重量？
觀察和結果
你的頭髮能承受多大的重量？你的結果讓你驚訝嗎？雖然一根頭髮看起來很細很脆弱，但它可以承受高達 100 克的重量。這是因為發乾的三層結構，以及構成中間層或髮絲皮質的堅韌角蛋白纖維。你估計一個人的所有頭髮可以承受多少克重量？
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