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   

一柱擎天二部曲

如何以竹筷提起一杯500cc的米呢?
器材:塑膠杯、米、竹筷
操作步驟與現象:

本網站曾經介紹過「一柱擎天」,規則是用一根竹筷子將養樂多瓶中的米一起提起來(如圖一)。這個操作的困難度不高,常被用來當為科學闖關遊戲的項目,可以讓學生體驗「摩擦力」的概念與作用。

為了提高趣味性與挑戰難度,新的玩法如下:如何以竹筷提起一杯500cc的米(如圖二)?插入很多根竹筷再提起來,當然沒有問題,但是只用三根?二根?甚至一根筷子呢?讀者不妨在家裡試試看,你可以成功嗎?

操作的規則如下:

1.不能外加任何物品。

2.筷子不能加工變形。

3.不能破壞杯子。

4.單手提起來,手不能碰到米或杯子。

5.杯子懸空的時間,至少一分鐘以上。

 

解答與原理:

竹筷能夠提起杯子中的米,是利用米粒與竹筷之間具有摩擦力,只要米粒不會移動或滑動,則與竹筷接觸的眾多米粒所累積的摩擦力,就足以支撐杯子和米的重量。換言之,要產生足夠的摩擦力,就必須讓杯子裡的米粒不會或不容易移動或滑動。

使用一把竹筷、三根、二根和一根,都可以提起500cc的米,如圖三~圖六。共通的基本原則是:首先將裝米的杯子在桌面上輕輕敲打幾下,讓米粒更為緊實。然後插入竹筷時,要用力直接插入,不能緩慢的插入。

插入多根竹筷時,分別插入竹筷比同時插入一把竹筷,成功率更高,因為分散插入竹筷,所有竹筷與米粒接觸的總面積較大,摩擦力也會增加。

至於只用三根、二根竹筷時,要訣如下:(1)竹筷以傾斜的方式插入,如圖七,竹筷的底端要接近(或接觸)杯子,插入的時候注意不要戳破杯子。(2)提起來的時候,手壓住竹筷「往中央用力握住」再提起來(如圖七箭頭)。可以成功的因素是:在杯底的竹筷,會頂住杯壁,產生更多的摩擦力。

至於只使用一根竹筷,難度較高,竹筷越粗成功率越高。操作時,先以一隻手的手背,由上往下用力壓著米粒(如圖八),再將筷子由手指之間的縫隙用力插入米粒中。注意:竹筷表面常會有分岔的細木絲,會刺傷手指!使用前務必檢查竹筷表面是否平滑。

觀看實驗影片(16.1M

更多玩法:

以下玩法可以讓小朋友嘗試與探究,手腦並用一起玩遊戲。

1.養樂多空瓶中裝滿「麵粉」,可以用一根竹筷提起來嗎?應如何操作?

提起麵粉比提起米粒的困難度更大,因為麵粉的顆粒很小,很容易滑動,和竹筷之間的摩擦力就會減少。要成功提起麵粉,須要用到圖八的技巧喔!

2.團體遊戲,比賽誰的一柱擎天支持最久。

養樂多瓶裝綠豆(或紅豆),然後每個人將竹筷插入提起來,排好隊伍站著。接著聽主持人的口令:「跳!」,每個人要雙腳同時離地跳起來,落地時瓶子掉下來就算淘汰,最後選出冠軍。

叮嚀的話:

1.進行以上的各項實驗與操作時,建議使用一個淺盤子墊在裝米的杯子下面,以免杯子掉下來後,米粒灑得滿地都是,清理很費時。

2.市售的免洗竹筷粗細不一,建議選購圓柱形,直徑略大一點的竹筷。

3.竹筷有分頭尾兩端,以頭部(較粗)的一端插入米粒,成功率較佳。

4.以一根竹筷提起500cc米粒的操作,由於要很用力壓住米粒(圖八),不適合中年級以下學生操作。

5.在教學上,可以指導學生探究與實驗以下問題。(1)以POE(預測、觀察、解釋)的程序,讓學生預測養樂多瓶分別裝米粒、綠豆、麵粉,何者最容易成功?何者最不容易成功?再進行實驗觀察與解釋。(2)提起500cc米粒時,竹筷要斜著插入米粒(圖七),直的插入竹筷不能成功嗎?(註:使用粗一點的竹筷,也可以成功)(3)玩更大:用大桶子(例如水桶)裝米粒,只限一根木棍(或球棒、木劍等等),能夠成功的一柱擎天嗎?

參考資料:

科學遊戲實驗室:http://www.ntcu.edu.tw/scigame/power/power-008.html