2017年2月28日

科學玩具-運動學-鹹蛋超人做體操

在書局、文具店、玩具店或便利商店的架上,偶爾會出現一種奇妙的物品,與其說是奇妙,不如說是奇怪,因為它給人的感覺是:「它是正常的,但好像是哪裡出了問題?」就好像是東施效顰般讓西施難過地捧心。就以這個鹹蛋超人為例,猛一看像是高斯(UItraman Cosmos),可是仔細一瞧,嘴唇竟然被塗上金漆,下半身完全走了樣,不但是白色身體,而且還附上腰帶、銀靴,胸前那顆變身計時器還能理解,但是左右那兩片是什麼呀?(胸肌?)
 
 以往使用竹片為素材的玩具,現階段則使用塑膠
雖然材質不同,但能量轉換的原理概念是一樣的

還是稱它為鹹蛋超人好了,畢竟它有兩顆鹹蛋般的眼睛。按下底座兩側按鈕時,支架中間的橫軸受到細繩的扯動後開始轉動。橫軸上有兩條細繩,未按下按鈕前,細繩為交錯的狀態(交錯處在兩旁的支架內),而按下按鈕後,支架向外側張開的同時,也將細繩拉緊,讓交錯處旋開,進而帶動了圓盤轉動。
平時鬆弛(未壓下兩側按鈕)時,鹹蛋超人自然下垂
壓下按鈕後,則會被提升至橫桿上方

圓盤與橫桿為一體,就連鹹蛋超人的雙手也是被固著在吊環上。所以在按按鈕的壓放、壓放之間,細繩便被拉緊→放鬆→拉緊→放鬆……,於是兩條細繩在交錯扭轉、平行分離時,形成了扭力矩,也就是這樣的扭力矩造成鹹蛋超人上上下下的運動。
慢速壓下兩側按鈕,讓細繩繃緊並分離,鹹蛋超人便會慢慢上升
如同體操選手上吊環的準備動作

然而,它必須要有個靈活的肩關節,才能轉動。所以,肩關節處形成另外一個轉軸,讓身體可以繞著它旋轉。在壓放按鈕的時候,仔細觀察就不難發現其實細繩並不會同一方向一直扭轉,也就是兩條細繩只有交錯與平行這兩種動作,使得橫桿、圓盤、吊環連帶著鹹蛋超人的雙手也只有向前轉圈→向後轉圈→向前轉圈→向後轉圈……地反覆運動著。


可是,慢慢的操作就只看得到上環、下環的動作,說好的空中翻滾呢?只要加快按壓按鈕的動作,讓細繩扭轉的速率加快,當鹹蛋超人的身體尚未到定位之前,雙手就猛然地被被拉往反方向,在身體仍朝向原本運動的慣性作用下,就有可能出現空轉翻滾的動作。不過,按壓按鈕(控制細繩扭轉)的頻率得搭配身體擺動的頻率,才能讓擺動幅度逐漸增加,進而做出翻滾的高難度動作。

翻滾的地方不侷限在槓上或槓下
而且也不知道何時會前滾翻,何時會來個後滾翻?

這就像是大家熟悉的風火輪(以前是用鐵瓶鑿穿兩個洞,再用細繩穿過),並不是將繩子轉個幾圈,胡亂拉扯就能讓中間圓盤轉起來,而是雙手向兩旁拉繩子、向中間靠近的時機,必須搭配圓盤的轉動,尤其是在圓盤接近轉換方向之際,才是向外拉繩的較佳時機。

這裡提出一個思考點讓大家探究一下,要容易讓鹹蛋超人在空中翻滾的話,需不需要考慮轉軸(肩關節)以上的頭部和以下的身體部位的配重比例呢?怎麼樣搭配比較好?為什麼你會這樣認為?說說看,讓大家知道你的想法吧。

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