2013年1月1日

科學玩具-力學-親子賽馬場


在宜蘭童玩節還舉辦的年代裡,信步走到親水公園旁邊的國立傳統藝術中心買下這組木製玩具,原因無他,就是有趣。雖然一路上走馬看花的人多,但是買的人卻少,不過買到真的有賺到的感覺,一方面可以當玩具,另外一方面又可以當教具,一種可以講斜面、重心與摩擦力、擺幅與週期之間的關係。即使十年過去了,我還是很喜歡它,家裡的小朋友也是。
這是利用斜坡而將力量分解成為水平與垂直兩種作用力,在馬兒擺動的過程中,形成前後足板與斜面之間的摩擦力不相等,使得木馬重心前後擺盪,足板間開開合合地撞擊,發出類似的馬蹄聲,產生可愛趣味的前後搖擺跑動。
在每一隻馬兒的尾巴下方,會有兩個小洞,洞中有根木
木桿的功能是調整馬兒足板的擺幅
如果木桿插在上方的洞裡,擺幅會比較大,跨得比較遠,一步所花的時間就長
反之,插在下方的木桿讓擺幅變小,每走一步的時間就縮短

足板的設計是呈現圓弧狀,是為了讓馬兒行進時像不倒翁般擺動,不至於傾倒
而且足板上的紋路是和前進方向垂直的,也是為了增加摩擦力,避免滑動

斜面的設計也很重要,角度不能過大,不然擺動過大的馬兒會栽跟斗
也不能太平緩,否則跑到一半會停下來

現在我們來看看它們奔跑的英姿吧!以不同的對戰組合試著找出最佳的前進狀態。
擺放在起跑線上的木馬,先讓後腳跟抵在斜坡上緣
然後同時按壓一下馬尾(拍馬屁),木馬就會開始往終點前進

1號木馬的桿子是插在讓步伐小的洞中,5號木馬的桿子是插在讓步伐大的洞中
當接近終點時,很明顯地1號木馬將會率先抵達

換馬再戰,仍是相同的結果,1號真強

當然也可以用同一隻木馬跑兩次來測定,驗證擺幅與步伐對於時間的影響
而且可以將足板的摩擦力當做控制變因

對於這組親子賽馬場,我和小朋友在不經意的遊玩中還發現另一種跑動方法,原來它不只可以前後搖擺,甚至連左右晃動也可以緩步前進呢!

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