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[功與能]一觸即發~一壓就反捲的小鋼片

看起來像是一把尺。 執起一端作勢往手腕打下,在一瞬間卻變成手環。除了在手臂上作勢拍打之外,捏小鋼片中間或任一端也能使它反捲。

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2017-06-14 13:43:17 最後編修
2017-06-14 13:41:53 By zfang
 

玩過這個嗎?遇見這個玩意時,眼睛一亮!


 看起來像是一把尺。


執起一端作勢往手腕打下,在一瞬間卻變成手環。

打哪來的?『各位伙伴好:歡迎大家來新竹市,參觀創意科學館,這是純粹的科學同好會。』1月底謝迺岳老師邀約大家參觀他的展館,『您能來,我就很開心,晚餐讓我請,小玩具讓你拿!』這個小玩意便是那天參觀謝老師”玩具鋪”後,zfang相中的獵物。

謝老師說:『喜歡就可以帶走!只要玩具超過10個都可以拿~』當時只顧著尋寶,後來才注意到他還說到的,『 不心疼這些東西被拿走!因為錢買不到這些好朋友。 』超感動,謝老師一直傳達的便是分享,正所謂『一人技窮、二人技長。』一起腦力激盪開發、交流玩法,才能把科學玩具玩出價值。(部分活動內容請見好玩の科學實驗室....by GODZILLA: 科學同好會)

帶回家後,幾個小孩都喜歡,特別是跟他們說,『這是媽媽最寶貝的科學玩具,還不可以給你們,只能"借"你們玩一下下…』真奇妙~輪著玩,每個娃都把它當寶;而一人買一個的玩具,常常是沒玩幾下就被冷落放一邊。

因此,這個小鋼片,是小朋友在家中的最愛……除了在手臂上作勢拍打之外,捏小鋼片中間或任一端也能使它反捲。一觸即發的玩意兒,逗的孩子們哈哈笑。


即使二歲的柚子也不例外,他是本篇科學模特"兒"。

只不過就是一個小鋼片,再貼上漂亮的膠帶,這樣簡單的小玩意有啥科學呢?說簡單就是形變,就是施力做功與彈性位能的釋放。它有二個狀態,讓我們來分析看看:


一個是平常看到的直尺狀,就稱為狀態A。(這是儲存位能的狀態)


另一個則是捲曲狀,稱為狀態B。(這是位能釋放後的情況)

『哪一個是最穩定的狀態呢?』顯然是狀態B。只要施力做功,就能讓狀態B轉變成A,它便會儲存能量,直到一觸即發。


而一扳下或是敲擊,就能讓狀態B轉變成A,釋放位能。

這道理看來就像彈簧,彈簧被定型後,形成我們見到的捲曲狀,施力將彈簧拉長,所做的功就被儲存為彈性位能。不過~不同的是,被拉長的彈簧只要鬆手就會釋出能量回復原狀,而這個小鋼片卻能一直被維持著儲存位能的狀態,這又是為什麼呢?


仔細觀察,狀態A並不是完全平面的直尺狀,而是有被彎曲著。

以小紙條為例,只抓一端,小紙片因重力自然垂下,若是在紙條縱向施力或製造一個彎曲,就能讓紙條直挺挺。一但彎曲被破壞或不存在,紙條又受到原先力的作用而下垂。

推測這個鋼片應該先被塑形(狀態B捲曲狀),之後再往另一個方向做固定(狀態A直尺狀),二者力的方向相互垂直,因此相互制衡。在樹葉上也可以看到類似情況,葉片支撐除了靠葉脈之外,也藉由縱向彎曲而使葉片張開。

靠著縱向方向的彎折維持暫時的穩定,一但扳下時破壞了縱向方向的穩定,藍色橫向的回復力>紅色縱向方向的回復力,便立刻反捲。如果在一端扳下,會捲曲同一方向,如果由中央扳下呢?二端均向內彎曲呢!

之前寫過一個塑膠材質會反彈的小玩意(半圓形的橡膠小玩意 ),施力做功將它彎曲可以儲存位能,塑膠逐漸回復形狀,於是在剎那間反彈跳起。這個鋼片,也能視為是能量儲存,不同的是它可以儲存在一個暫時的穩定狀態,除非按壓或是施以力量,才會回復原本的最穩定態。

這樣的機關設計,讓我想起捲尺。另外,變色龍的長舌收捲自如,是否也是用此機制呢?某些植物的葉片也是靠著部份彎曲而能平面伸長;小鋼片反捲所產生的彈力,還讓我想起非洲鳳仙花的一捏就爆開的種子呢。


透過一個簡單的小玩意分享科學,也分享孩子們的歡樂,我用科學陪孩子。

先生後來上樓,看到我坐在一旁看書、拍照,而小朋友"居然"不吵鬧地玩著(暫時的啦!),而柚子坐在車車中把玩著手裡的東西,好奇地問:『柚子在做什麼?』


『哦~我們家的柚子在做研究,在研究科學小玩意!』

 

分類:科學小玩意 2011/03/09 17:51

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