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   

爬樹猴

只要往下拉,就會往上爬的有趣玩具

器材:冰棒棍、釣魚線、強力膠(或熱熔膠)、髮夾、粗鐵絲、橡皮筋
操作步驟與現象

  本網站曾介紹可以往上爬的「爬升扭蛋」,該遊戲是利用二根棉線,交替拉扯,可以讓扭蛋往上爬。而本遊戲只利用一條線,上下拉動就可以讓物體往上爬,由於市面上曾經販售的玩具是製作成猴子的形狀,因此稱為「爬樹猴」。不過現在市面上並不容易買到,我們可以利用簡便的器材自行製作「爬樹猴」的玩具。製作過程下:

1.取冰棒棍(文具店有售)共五根,分別長約8公分。一根當為爬樹猴的身體,四根當為四肢。首先如圖一,將二根冰棒棍以強力膠(或熱熔膠)黏貼固定在直立的冰棒棍上,黏貼的位置如圖一右側的手的部位上。然後在直立與橫向方向的冰棒棍末端鑽洞,洞的大小以能夠插入粗鐵絲即可。

2.另取二根冰棒棍,先鑽三個小洞(如圖二的下方),洞的大小同樣以能夠插入粗鐵絲即可,最左邊二個洞相距約1.5公分。然後以一根粗鐵絲(約2公分長)插入下方冰棒棍最右邊的洞,將直立的冰棒棍夾住。完成後如圖二,上方橫向的二根冰棒棍是固定的,下方橫向的二根冰棒棍是可以轉動的。

3.再取二根粗鐵絲插入下方冰棒棍最左邊的二個洞;如圖三,並將一髮夾,插入上方冰棒棍的洞中。

4.將橡皮筋掛到上、下冰棒棍之間,如圖四。為避免橡皮筋滑掉,可在冰棒棍上下以美工刀分別刻一小凹槽。

5.取一條釣魚線或放風箏的尼龍線(建議約一公尺長),首先將釣魚線插入上方的冰棒棍的髮夾之間,如圖五。插的時候,將髮夾尾端稍微撐開,釣魚線才能穿過去。

6.最後,將釣魚線穿過下方的冰棒棍之間的二個粗鐵絲(如圖六),就完成了爬樹猴的製作。

玩法:

  手握爬樹猴上下兩端的釣魚線,上方只要握緊不必任何動作,握住下方的釣魚線稍微用力往下拉、再放鬆;往下拉、再放鬆,反覆的拉與放,爬樹猴就可以迅速的往上爬囉!。

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原理

  爬樹猴會往上爬的原因主要是利用摩擦力,原理如圖七~圖九,圖中的白色箭頭為釣魚線的移動情形,黃色箭頭為冰棒棍的移動情形。整個爬動的過程是:往下拉時(如圖七)下方的冰棒棍將釣魚線往下拉,使得上方的冰棒棍往上移動。放鬆時(如圖九),上方的冰棒棍夾住釣魚線,下方的冰棒棍則因橡皮筋收縮而往上移動。如此反覆,爬樹猴就會往上爬了。

  為什麼往下拉時(圖七),下方的冰棒棍會將釣魚線往下拉?其原因是:下方冰棒棍的釣魚線繞過A、B二點(如圖八),在A點形成往下的作用力,而且在B點形成摩擦力,所以釣魚線並不會滑動,因此拉力將冰棒棍往下拉,進而帶動上方的釣魚線往下移動。

  放鬆釣魚線時(圖九),上方冰棒棍中的髮夾夾住釣魚線,是卡住的情形,而下方冰棒棍的釣魚線由於放鬆,A、B點沒有作用力(或作用力很小),因此摩擦力降低,釣魚線就可以滑動而縮短。

叮嚀的話

1.在製作上,冰棒棍的尺寸可以略為改變,不一定要依照製作過程的尺寸。

2.冰棒棍上挖的洞,務必避免太大,以免插入的髮夾以及粗鐵絲過於鬆動,造成在操作過程中掉落的現象。

3.製作完成,可以在冰棒棍上著色或畫圖,以美化並增加趣味性。

4.在教學上,可以指導學生探討以下問題:(1)釣魚線改為棉線,或其他材質的線;甚至粗細不同的線,結果會有何差異? (2)下方冰棒棍中的A、B二點的距離長短,會影響操作結果嗎?(3) 爬樹猴爬到最高點之後,無法自動掉下來,有可能製作出可以往上爬,又可以自動掉下來的爬樹爬嗎?

參考資料

1.Youtube影片:http://www.youtube.com/watch?v=NlkUNIkHdbA&NR=1

2.酒井高男(1991)。力學的趣味實驗(p.20-31)。臺北:亞東書局。