2014年5月14日

生活科學-運動學-海盜船

曾經參加公視的下課花路米電視節目的製作……應該說是插花,因為主持人小兵、小穎搭配科學魔法師-鄭永銘老師,就已經是蠻強的組合了,所以我扮演的是幕後提供科學玩具的角色,讓遊樂園裡的科學概念傳達出來,也提供了概念衝突與驗證,而所提供的對比就是科學玩具-電磁-迴轉歐吉桑

節目中從海盜船的起源開始切入,最早是在馬戲團中出現,因為馬戲團是當時人們最大型的娛樂,進而討論海盜船的驅動原理,從起始的驅動力量到擺動角度的變化,最後進入到加速度所導致的體重變化,就像是電梯升降問題的圓周運動版本,只是海盜船不至於設計成360大迴旋,不然心臟真的會受不了。
海盜船像盪鞦韆一樣從最低點開始擺盪,頻率配合得當就能越盪越高
船底的空間是禁止進入的,但驅動裝置也配置在這裡

原來船體中間有一組電腦控制方向和轉速的輪胎,利用輪胎與中央龍骨間的相對運動,施以摩擦力讓海盜船的動能越來越大,讓離開輪胎的船體在不受其他外力的情況下獲得越來越大的擺角。船上的人被固定在座位上,便以有人在背後協助推動的鞦韆擺動為例,外力的協助時必須配合擺動頻率,在正確的時間和正確的地點施力才能增加振幅,兩者頻率無法配合會出現干擾,吃力不討好罷了。
在船頭的勝利女神在一天到晚的劇烈擺動下,應該笑不太出來
船底中央的一條條線性痕跡是輪胎摩擦出來的,磨到漆都掉了

每次擺盪之前所搭乘的人數會影響擺動的時間,因為必須讓擺動角度達到預先設定的角度,所以當搭載人數較多時,要克服較多的質量所形成較大的慣性,所需的力量便要加大。但是在輪胎所能提供的摩擦力並無變化時,所需要的時間就要比較多。因此搭乘人數少,沒有搖擺幾下就能達到預定擺角,無形之中少晃幾個週期,而搭乘人數多時,就需要多搖幾回才能達到高點。
另一個要處理的地方是支架頂端的轉軸,須盡量減少摩擦力
擺動的船體下方的空間僅僅只能讓工作與維修人員進出

通常我是不太坐這種過於刺激的遊樂設施,雖然沒有懼高症,但就像大家所說的心臟像是會從嘴巴跳出來一樣,由最高點向最低處擺動時尤其有壓迫與不適感,從高樓層坐電梯向下移動時也會如此。水平方向的運動對人體而言或許影響不大,但是垂直方向的運動短暫影響了人體的器官與血液流動,所以還是乘坐低驚嚇指數的旋轉木馬,不用花太多時間排隊,返璞歸真就好。

延伸閱讀(科技大觀園)--
乘風破浪海盜船

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