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   

螺旋鑽

有沒有看過水泥攪拌車的水泥是怎麼流出來的?我們來做一種類似這樣的玩具!

操作步驟與現象

準備器材:寶特瓶、一根細長木棍、一碗綠豆、卡紙、剪刀、膠帶、訂書機、筆、大碗一個

1.將寶特瓶兩端剪掉,剪掉後的長度要比木棍稍為短一點。

2.利用寶特瓶,在卡紙上描畫六個圓圈。

3.在六個圓圈的中央各畫一個小圈圈。

4.將圓圈剪下來,連接中央的小圓圈,剪出一條半徑。(如圖一)

5.把剪開的缺口用訂書機與另一個圓圈交疊定起來。

6.將釘住的大圓圈拉開,就是一個螺旋了。

7.木棍穿過小圈圈的中心,在用膠帶把螺旋的兩端黏在木棍上。(圖二)

8.做好的螺旋插入圓筒中,就做成了一個螺旋鑽。(圖三)

9.將螺旋鑽斜插入裝滿綠豆的大碗中。轉動木棍,綠豆會沿著螺旋上升,當他溢滿到寶特瓶口,綠豆就能裝到另一空碗中。(圖四)

10.剪寶特瓶的兩端時,須特別小心,避免滑動割傷。

11.小圈圈的大小約為木棍半徑的二~三倍才可,否則螺旋會很難拉開。

圖一

圖二

圖三

圖四

原理

螺紋的原理和斜面相同,螺紋間的距離越密,表示斜面越長,利用簡單機械中的螺旋原理將大碗中的綠豆往上搬移。

斜面愈長或斜面高愈短即斜角愈小,則愈省力。因為人必須在物體上做功才能使它由低處上升到高處,所以功=人所花費的力量×物體移動的距離。如果將物體移動的距離加長,就可以減少人花費的力氣。斜面就是應用這個原理,讓物體能輕鬆、省力的推拉到高處。

叮嚀的話

日常生活中有很多事物應用斜面的原理而達到省力的目的,如樓梯、蜿蜒而上的山路等。若將斜面圍繞在圓柱上,則形成稱為螺旋的簡易機械(此裝置稱為「阿基米德螺旋泵」或「阿基米德螺旋提水器)。例如。常用來鎖住物體的螺絲、附螺紋的瓶蓋、螺旋式汽車千斤頂等都是應用螺旋的裝置。

比比看,當螺旋越密,綠豆上升的速度是變成怎樣?是變快或變慢?比較省力或是比較費力呢?