國立台中教育大學 NTCU

科學教育與應用學系

科學遊戲實驗室   回首頁   

小超人

       究竟是什麼神奇的力量?使得他們不管用多大的力量想拉開木棍,都比不過你?       
操作步驟與現象

準備器材:長木棍(掃把柄亦可)兩根、一條繩子(約3公尺)

1.請一個小朋友用兩隻手緊握住長木棍,然後將繩子綁在上面。(圖一)

2.再請一位小朋友,站在剛才那位小朋友對面,兩手也握著一根長木棍。(圖二)

3.將繩子纏繞在長木棍上。最好三圈以上。(圖三)

4.第三位小朋友試著拉緊繩子,讓木棍互相靠近。(圖四)

5.你會發現,不管另外兩人用多大的力量不讓木棍接近,他們還是無法將木棍拉開,反而是兩根木棍漸漸的靠近了。

  圖一       圖二   圖三      圖四
原理

這個遊戲是利用簡單機械裡的滑輪組原理來達到省力的目的。雖然遊戲裡看不到滑輪的裝置,但兩根光滑的棍子再加上表面光滑的繩子,就相當於滑輪裡的單線滑輪組。

這個裝置的機械利益為繩子的圈數×2,所以繞3圈的機械利益為6,小孩子只要用大人1/6的力量就行了;如果繞上八圈,機械利益就有16,只要1/16的力量耶!

日常生活中,我們可以看到起重機上所吊的滑輪組,只用一條繩索穿過繞在一起,就能將重物舉起來,就是利用這個原理。(如下圖所示)

叮嚀的話

這個遊戲在操作上要比較順利的話,最好用表面光滑的繩子,棍子的表面最好也是光滑的,如此摩擦力較小,較容易操作。

為了讓小孩感覺到工具所產生的力量,讓孩子拉緊繩子,兩位大人用力抵抗,看看能否將兩個大人握住的木棍漸漸拉近?若是小孩力量不夠,試試將繩子繞的圈數增多,讓孩子體驗拉起來的感覺怎樣?是不是圈數越多就越輕鬆呢?