2013年1月12日

科學玩具-運動學-跳跳球火箭


超級球(Super Ball)是近代意外經典發明之一,誕生於1960年代初,是化學工程師Stingley在開發新的合成物質時,找到了始料未及的東西-Zectron(硫和聚二丁烯的化合物),這是一種具有特殊性質的橡膠類材質,這種物質掉到地上,會直直的一次又一次地彈跳回來,速度與高度都比一般物質來得更快更高。
發展至今,種類也是多元化,也有材料包可以自製
各大風景區的休息站大概大都會擺上個一兩台,從父母的口袋中挖錢

但是這個發明一開始並未得到他老闆的青睞,因此在1965年,他帶著自己發明的東西,拜訪Wham-O的創辦人,Wham-O立刻買斷了這項產品的專利,重新命名為Super Ball,在推出的前六個月裡,一共賣了七百萬個Super Ball,創造每年兩千萬美元的業績,不過廉價的山寨版產品也跟著馬上出現,卻也幫助了彈跳新世紀的來臨。

據說有個為了宣傳而特地製作的特大型超級球,不慎從廿三樓掉出去,再彈回十五樓的高度之後,砸毀停在樓下的敞篷車,但球本身卻毫髮無傷。
現在的機台為了增加不確定感與期待感
有的會有軌道設計,讓超級球出來之前,還在機器內表演,展示意味濃厚

你可以這樣玩玩看,先將一顆小超級球當做自由落體從手上放下去,可以發現它反彈之後絕對撞擊不到天花板,這是因為力學能能量不足以及能量在碰撞時有耗損的緣故。
需要準備的材料有大小超級球各一個、紙卡與雙面膠
將紙卡捲成圓筒狀,作為小球的容器
底部成輻射狀切開,再利用雙面膠黏在大球上即可

然後將小球則放在紙筒中。將球組舉到相同高度,再次讓它們從手上自由落下。發現小球可以到達比原本更高的高度,甚至直衝天花板,不過要小心不要破壞到燈具。
作品完成圖,很簡單的科學玩具

其實光靠一個超級球是無法以自由落體的狀態落下,而能反彈至天花板高度的,因為這並不符合力學能守恆(你的手舉不到天花板的高度)與作功效率(碰撞時能量無法完全轉換與儲存)的概念。但是將兩個球疊放在一起時,大的球撞擊到地面之後反彈回來,大球反彈的力量經由兩球之間的碰撞而作用在小球上,使得質量較小的小球,獲得極大的加速度,而以更快的速度向上彈出,所以剛彈出圓筒的小球的速度之快,有時候真的會讓人嚇一跳。在空中時,小球的動能逐漸轉換成位能,上升速度逐漸變慢,所表現出來的現象即是小球可以到達比原本更高的高度。

那如果現在重新做一次呢?只不過,讓大小球位置顛倒一下,看看會發生什麼狀況。和原本的結果有什麼不一樣嗎?
往墾丁的路上,有一家賣牛肉麵的複合式餐飲店
在入口處就擺了這台機器,造型走的是運動風
如果是在海生館,裡面就會是水中生物了

另外,市面上還有販售各種不同形狀但材質相似的廉價超級球,有蛋型或不規則型,都可以用來當做實驗材料,藉此進一步地釐清與「質量」、「加速度」相關的牛頓第二運動定律
像是把超級球和吸管組合成一支「超級球棒」就是一個很炫的科學玩具
往哪裡彈?丟了才知道!

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