聽話的螺旋槳國立台中教育大學 NTCU 科學教育與應用學系 |
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聽話的螺旋槳| 會聽命令左轉、右轉的螺旋槳！ |
| ※器材：竹筷、西卡紙、圖釘、Y字形樹枝 |
| ※操作步驟與現象： |
這是一個有趣的科學玩具，刻了數個凹槽的竹筷的前端釘上一個螺旋槳（如圖一）。其製作方法是： （1）將一竹筷刻出約5～10個凹槽，深約0.3公分，間隔約0.5公分； （2）裁切長約2.5公分；寬約1公分的厚紙片（例如西卡紙），並量出中心點； （3）以圖釘（珠針的效果更佳）在厚紙片中心點穿洞，並使厚紙片可以自由轉動，再釘在竹筷的頭部當為螺旋槳。 操作時請學生仔細看紙片螺旋槳的轉動方向，並拿另一根竹筷（或小竹棍）開始在凹槽上來回摩擦（如圖二）。並且唸唸有詞：「右轉（順時針）！」，螺旋槳好像聽懂命令一樣，開始右轉。接著再喊：「左轉（逆時針）！」，螺旋槳乖乖的停下來，並且立刻開始左轉。 表演後可以請學生嘗試看看，是不是也可以讓竹筷螺旋槳聽話的左轉右轉？通常最多只能讓螺旋槳旋轉，無法控制轉動的方向。
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| ※原理： |
這是一個源自阿帕拉契山（Appalachian mountains）具有百年歷史的古老玩具，原名為gee-haw whammy diddle，意為左、右隨意轉，玩的時候喊一下：gee（向右轉）或 haw（向左轉），螺旋槳會聽話的轉特定的方向。此玩具的其他的名稱包括：Ouija Windmill、Hooey Stick或VooDoo Stick。 想要控制螺旋槳的旋轉方向，需要稍為練習，主要在於摩擦的方向以及施力點的掌握。例如圖三：往前摩擦時，摩擦方向是由左向右，螺旋槳會順時針轉；往回摩擦則為逆時針轉。圖四是由右向左往前摩擦時為逆時針轉，往回摩擦則為順時針。而圖五是直線來回摩擦，但是施力點可以靠右，也可以靠左，當施力靠右來回摩擦時為逆時針；施力靠左來回摩擦則為順時針轉。只要稍為練習掌握技巧，就可以控制螺旋槳的旋轉方向了。
來回摩擦造成螺旋槳的旋轉運動，主要是因為摩擦時，除了凹槽造成上下的震動（垂直震動），也包括來回刮動所造成的水平運動。垂直與水平二種震動並不平均，使得用於固定螺旋槳，位於中心點的針成為橢圓形軌跡的振盪，進而帶動螺旋槳轉動（如圖六）。而中心點的針的振盪方向，受摩擦凹槽的方向（如圖三、圖四）或是施力的方向（如圖五）的影響，而有不同方向的振盪，因此造成螺旋槳的旋轉方向的變化。 另一方面，除了竹筷之外，也可以利用樹枝來製作摩擦雙螺旋，如圖七。選取一Y字形的樹枝，在樹枝兩頭釘上螺旋槳，樹枝尾部刻出凹痕就完成，相當簡易。
另一種更為簡易的設計如圖八所示。竹筷的凹槽以鐵絲取代，也就是不必在竹筷上挖凹槽，而是以直徑約0.1公分的鐵絲（或是更好彎折的鋁絲）纏繞在竹筷上。而螺旋槳可以改變成圓形的設計，並畫上螺紋以增加視覺效果。製作時請注意鐵絲必須纏緊，以免摩擦時鐵絲滑動移位而影響效果。 其他更有趣的設計，請點選「聽話螺旋槳二部曲」。
圖八 |
| ※參考資料 |
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