科學玩具－力學－步步高升

原文發表於Yahoo奇摩部落格2009年05月24日。

一般的懷舊童玩材料多取自於生活相關物質，像是棉線與木板等等，都能經過巧思而讓價值提升許多。以往的造型或許沒有這麼多樣化，也許只是敲敲打打之後的成品，但是探究其原理，卻又是熟悉到不能再熟的簡單科學應用。現今的玩具為了吸引消費者的青睞，多了許多包裝與造型，但原理卻可是一點都沒有變呢！

話說以往國軍戰技訓練中的五百障礙有「爬竿」這一項，對一般人來說已經不是件簡單的事，不但雙手要有力，雙腳更要夾緊，正向力越大，摩擦力才能越大，也才能順利向上攀升。用鐵竿爬都已經很難了，更何況是用繩子呢？

然而這隻名為Climber（向上爬的人）的木偶的雙手雙腳早已架在棉線上，有點兒像烤乳豬的態勢令人發噱，但是它可是活動力超強，不甘留在原地，只要拉動棉繩，木偶不但可以一步步向上爬，而且又可以隨時停止呢，多高的高度對它來說都是小Case，攻頂只是時間早晚的問題。

雖然造型和科學玩具－力學－登猴子不太一樣，但其原理就是利用架在手腳之間的彈性繩的彈性恢復力，以及手足上的縫隙與棉線之間的摩擦力差異，使得在棉線上的小木偶一路向上攀升。

首先，棉繩有一端是固定在固定位置的，木偶的雙手間隔比較窄，提供的摩擦力較大，是向上攀爬的關鍵。彈性繩從脖子套柱後，再從雙腳之間的孔洞穿過去固定，也因為彈性恢復力，所以平時木偶的姿勢都是手腳靠近的，伸展不開。腳併攏時，在踝關節處仍有一隻小木棍，供棉繩伸展時滑動用。

當向下拉棉繩時，木偶雙手間的繩子會向上滑動，而雙腳的部分則是因為棉繩穿過木棍之後，在腳上的出口呈現將近90度的曲折方向，使得棉繩與雙腳孔洞較為緊貼，接觸面上的正向力便增加，形成的摩擦力也較大。所以當身體伸展時，只有摩擦力相對較小的雙手會滑動，此時雙腳卻固定在繩上。

肢體伸展到極限後，木偶受彈性繩的彈性恢復力大增，使得木偶準備回到原有姿勢，此時因為腳上的孔洞跟棉繩之間的接觸已經減少，摩擦力也變得相對較小，所以在雙手固定不動的情況下，雙腳才能順著孔洞向上收回。

於是一上一下地交替移動，先是手向上爬，再來是雙腳向上縮，木偶就因為手腳間摩擦力的差異而向上攀升，而且不論是拉動上方的繩子或是下方的繩子都是同樣的運動模式。

雖然玩具的英文名稱叫做Climber，但中文翻譯卻是向上爬的人，如此通俗的名稱是標籤卡上的傑作，真的不是我翻譯的！但中華文化的玩具歷史中則是有一個吉祥但卻不失真的名稱－步步高升。兩天的國中基測終於在今天結束了，在妳們這三年的過程中，我和各科的老師都也一直陪伴著，也真的要用這個科學玩具來祝福每位努力過的學生們一定要步步高升。