智高創意部落格

擺動滑塊曲柄機構之搖搖馬

大家小時候是否都有坐過投幣式的電動搖搖馬呢?，它的機構原理是什麼呢? 我們把這樣的機構稱為連桿裝置，但它其實有分為非常多種，只要是有兩處以樞軸方式互相連接，並產生相互運動，都可以稱為連桿裝置。這次要介紹的是擺動滑塊曲柄機構，最常見的就是汽缸內的裝置。此途中粉紅色圓形地方為曲柄，半徑為曲柄長度，曲柄轉動時會讓滑塊(紫色方塊)做往復運動，滑塊之單趟路徑為曲柄長度之兩倍，即為直徑。今天介紹由智高積木製作的搖搖馬，就是將黃色齒輪當成曲柄，曲柄轉動時會讓馬上下做往復運動，使馬能做出如同奔跑的動作。同時也利用連桿裝置讓馬的頭部、尾巴及腳部也能上下移動。需要材料有下列這些首先先把底部架起來，讓曲柄有空間轉動再把擺動滑塊曲柄機構(黃色齒輪)裝上 https://youtu.be/MyrYG6V1SGk 接下來上面的馬形狀可以隨意自行發揮，若要簡單一點，就做個馬的模型即可玩。以大長方架當成身體，中長方架當成頭，五孔當成腳，再裝上尾巴即完成若想更逼真一點，可在頭部、尾巴、腳上也裝上連桿裝置，就能更有奔跑的感覺了! 來看看製作過程跟成品的影片吧! https://youtu.be/OBtE2ygQwqs

彈力位能轉動能之發條車

相信很多人童年時都有玩過發條車，而發條究竟是什麼機構呢? 我們今天來一探究竟吧! 我們小時候玩的發條車通常是裡面有一個發條彈簧，而上發條的意思，就是讓此彈簧條捲起來，因為鐵片對小孩較危險，所以我們利用橡皮筋來達到一樣的效果。下圖為賽先生科學工廠賣的發條玩具來看看成品吧! 首先我們必須準備以下這些材料，當然除了智高積木外，最重要的橡皮筋別忘記了! 它是我們能量的來源! 可以先把車子主體架構拼裝出來，任何樣式都可以，只是車子身體裡夠大放下我們要帶動的齒輪就行。至於輪子部分，可以依照玩的環境，來決定要用哪一種輪子，才不會造成打滑現象。這次成品我們利用小齒輪大帶齒輪(可用一組也可用兩組)，雖然較慢，但可以比較省力一些。當然也可以反過來裝。裝上橡皮筋是很重要的一個部分，我們利用三孔積木來讓它固定住，另一邊綁在後輪輪的兩輪中心桿子。到了國中理化課時，在國八下的力學單元以及國九上的牛頓三大運動定律兩單元裡，我們可以知道能量是守恆的，可以由彈力位能轉換成動能，理論上能量是守恆的，但為什麼在實際操作起來卻不是呢? 原來是因為，在真實的世界裡還有一種很容易消耗掉能量的部分，我們稱為摩擦力，摩擦力產生的能量做負功，簡單來說就是會消耗掉能量，以至於我們不能將所有的彈力位能完整的轉換成動能。但可以從實驗裡發現，當彈力位能越大，動能就可以越大，這是很明顯可以發現的。接著還可以用牛頓第二運動定律來做實驗唷，當力固定時，質量跟加速度的關係是什麼呢? 歡迎大家跟我們一起來發現這些有趣的物理現象~ 來看看製作過程和最後遊戲時間吧! https://youtu.be/FWKmHGehOnM https://youtu.be/wga7p5HVzyY

蜘蛛

最近才剛過完萬聖節，大家是否都要到糖果了呢?說到萬聖節的恐怖裝飾，最常被用到的就是蜘蛛。今天就讓我們用智高積木來做出一隻栩栩如生的蜘蛛模型，一起從中認識蜘蛛的奧妙吧！ ♦成品展示在製作蜘蛛前，我們要先了解蜘蛛的身體構造，蜘蛛是螯肢亞門節肢動物，早在距今4億年前，就已經存活在地球中。有別於一般昆蟲，蜘蛛的身體分成頭胸部和腹部兩個部分。擁有四對足(共八隻腳)，沒有觸角，有單眼但無複眼。而讓蜘蛛看起來逼真的關鍵在於「頭胸部與腹部」的兩個身體分節，因此現在讓我們來比較一下蜘蛛與昆蟲的差異處，才不會失去我們蜘蛛模型的特色喔! ♦零件清單上圖是蜘蛛模型中會使用到的所有零件，為了呈現出蜘蛛圓弧的身體構造，我們需要使用多個不同長度的長條與1/4弧長條搭配，並以2凸單孔轉向連接器來結合；再來則是關節鍵，關節鍵讓蜘蛛的每個腳都能自由活動；最後2×3孔梯形框在模擬蜘蛛頭部時有非常好的效果。 ♦組裝步驟首先我們要來製作蜘蛛的身體，為了能呈現蜘蛛的身體曲線，我們要製作三組不同的零件組，第一個零件組需要使用4個1/4弧長條組成一個正圓，一共製作兩組。第二個零件組使用4個1/4弧長條和兩個三孔超長條組成一個小圓弧，一共製作四組。第三個零件組使用4個1/4弧長條和兩個五孔超長條組成一個大圓弧，一共製作四組。接下來我們要用2凸單孔轉向連接器把前面所有的圓結合在一起這邊為了方便敘述我們把正圓設為零件組A、小圓弧設為零件組B、大圓弧設為零件組C，並依照A→B→C→C→B→A→B→C→C→B的順序將十個零件組裝好。完成之後就會像是下圖: 接著來製作蜘蛛的腳，使用關節、五孔長條側有孔、三孔超長條與2凸單孔轉向連接器製作，因為蜘蛛有八隻腳，所以一共要做八隻。製作完後把蜘蛛腳2凸單孔轉向連接器的部分裝在下圖的八個紅圈處。最後我們要來製作蜘蛛的頭部，使用兩個1/4弧製作蜘蛛的觸肢、結合鍵製作眼球，再固定在前方的2凸單孔轉向連接器上。這樣我們的蜘蛛就算是大功告成啦! 如果我們想要把他當作萬聖節吊飾，可以使用結合鍵、軸扣鍵、五孔長條來搭配繩子把他們結合。完成之後如下圖所示，怎麼樣?是不是覺得栩栩如生呢?趕快來組一支嚇嚇你的朋友們吧~ ♦組裝影片 ♦科學原理這次我們主要所使用的科學原理便是－「結構力學」「結構力學」是力學的一個分支，主要是在研究結構在各種效應或影響下的組成規則，常應用於建築業和機械製造業等領域，以確保建築或機械的穩固性與安全性。而在此模型中，我們應用到的是結構力學中的「靜力學」，亦即物體在靜力平衡狀態下，或許有外力作用於此物體；但是，各個分系統的相對位置、成分、結構仍舊保持不變。當物體呈靜力平衡狀態時，系統或者是靜止的。舉例來說：你可以嘗試移除蜘蛛的某一個部位、一隻腳，或是大幅度調整關節處，你會發現由於我們破壞了平衡，模型會傾倒變得不再安全，這樣就無法完成擬真的蜘蛛囉！ ♦結論遊玩智高積木可以增進我們的空間與科學概念，透過這個蜘蛛模型，我們可以學習如何模擬出立體的圓形身體，更讓我們更能在玩樂中，用輕鬆的方式學習到結構力學等複雜的科學原理。心動不如馬上行動，現在就趕快製作蜘蛛模型，當作家中最厲害的擺飾吧!

捕獸夾

捕鼠夾捕鼠夾是主要用於捕捉老鼠的陷阱。在早期社會中，由於衛生習慣尚未完全落實，導致鼠患嚴重，而捕鼠器由於它簡易的設計與低廉的成本，因此在當時是很常被使用的陷阱。捕鼠夾的構造簡單，有一個裝載誘餌的踏板，通常會放起司、麵包之類的食物。陷阱的橫槓可以透過彈簧保持在一定的位置，當老鼠或其他動物觸發了機關後，彈簧產生的巨大力量會讓橫槓迅速壓下壓住老鼠的身體。今天我們就來復刻這個經典的陷阱，但請注意千萬不要對人體使用，避免造成危險。 ê成品展示 ê零件清單這是大致的零件清單，我們需要額外準備橡皮筋、2凸單孔轉向結合器與圓角長條。橡皮筋作為動力來源，可以提供彈力讓橫桿下壓；而2凸單孔轉向結合器與圓角長條則是能讓我們節省使用空間，避免使用過多的零件。 ê組裝步驟 ê完成圖 ê操作影片 ê科學原理這次我們主要所使用的科學原理便是－「彈力」與「槓桿」彈力是指彈性物質發生形變後，恢復原狀所產生的力量。在這捕鼠夾中，我們將橡皮筋綁在圓角長條，並將它向後拉以儲存彈力，在釋放槓桿後，彈力就會釋放並將橫桿向下重壓。槓桿是一種簡單機械，它可以分成支點、施力點以及抗力點，隨著三者位置的不同，槓桿又可以分為三類：第一類槓桿、第二類槓桿、第三類槓桿。而我們在此模型時使用的是第二類槓桿，也就是施力點、支點分別在抗力點的兩邊，這是一種省力槓桿，可以施加較小的力量來移動較重的物體，但是施力的位移較長。這個槓桿可以幫助我輕鬆的壓住橫桿，直到觸動機關時，才會因彈力而彈起。 ê結語由於捕鼠夾會產生巨大的力量，很有可能無意地傷害其他小動物，甚至有人類因為誤觸捕鼠夾而受傷的案件，因此越來越多國家開始禁止捕鼠夾的使用。如果真的想解決老鼠橫行的問題，可以使用捕鼠籠或捕鼠瓶等物品，不讓老鼠立刻致死，或是從根本上做好環境清潔，這樣就能徹底解決鼠患囉！

簡易重力車

相信大家一定聽過牛頓被蘋果砸到的故事，從這故事我們除了得知被蘋果砸到不會腦震盪外(?)，更讓我們得知重力的存在！重力是指具有質量的物體之間相互吸引的力量，也是物體重量的來源，在地球上，地球對地面附近物體的萬有引力賦予了物體的重量，並使物體落向地面。相信聰明的你一定可以使用智高積木組出多個運用重力原理的模型，但是有時材料不夠充足的情況下，我們該如何製作一個簡單的重力模型呢？這個問題的答案就是我們今天的主角－簡易重力車！別看它身型嬌小，它不僅完美呈現了重力的原理，在製作時也是有大大的學問喔！現在就讓我們一起來學習如何製作這台簡易重力車吧！ ★零件清單需要準備的材料如上圖，如果你沒有3×13長方框、栓扣鍵或是圓角長條，你也可以使用一般長方框、長結合鍵以及長條代替，變化性可說是相當的高。這邊我們還需要準備最重要的棉線與集線器，讓我們可以將車子與重物結合，變成一台重力車！ ★組裝步驟車體首先我們先製作車體，將7孔圓角長條與3孔超長條依下圖方式結合，並在3孔超長條後端放上栓扣鍵。接著我們依序裝上前輪與後輪，請記得後輪的部分必須在軸中間先穿過集線器，再穿過圓角長條並裝上滑輪喔！（請確保滑輪能順利轉動）現在我們將小滑輪、30mm軸裝在3×13長方框左上角的孔洞。最後我們將3×13長方框與剛剛3孔超長條的孔洞結合，車體的部分就完成囉！配重盤完成車體後，我們就可以來開始製作配重盤了！首先我們將1/4弧長條圍成一個圓圈，並在對稱的孔洞放上四個短結合鍵（正面與背面）。接著我們將短結合鍵與五孔圓角扁長條結合，這樣我們就完成配重盤囉！最後我們將棉線的兩端分別綁在集線器與配重盤，完成車體與配重盤的連接，這樣我們的簡易重力車就完成囉！ ★完成圖 ★玩法介紹要玩這個重力車，你必須先跟荷包君拿取一些硬幣，並且把它放入配重盤內，（沒錯這是一個課金遊戲！）建議可以放3~4個十塊錢，既有重量又不容易掉落，完成圖如下。放好硬幣後，將配重盤連同棉線掛在車體的小齒輪上。最後，我們將車子向後滾，直到配重盤升到最高的位置為止，此時你只要放開手指，重力車就會開始移動囉！（詳見操作影片） ★操作影片 https://www.youtube.com/watch?v=XDP-dJYsh5M&feature=youtu.be ★科學原理這次我們主要所使用的科學原理便是－「重力」物體由於地球的吸引而受到的力叫做重力，是萬有引力在地球上的一種表現。重力有三種特性：重力的方向總是向下、物體受到的重力的大小跟物體的質量成正比、重力會隨著緯度改變而改變。而我們常說的重心，其實就是重力在物體上的作用點喔！本次模型的重力來源即是我們的配重盤，我們賦予配重盤重量（硬幣），並將它上升至最高點，使它產生了一個向下的重力。因此當我們將手放開時，配重盤會掉落，而重力將會拉動棉線讓軸轉動，從而讓重力車開始往移動！ ★結語我們在製作模型時，往往會為了達成目標而使用了大量的零件，雖然成品能達到應有的效果，但過多的資源反而會使我們在零件短缺時，無法做出相對應的應變措施。因此大家不妨也試著精簡自己的模型，說不定能讓你發現另一個新世界喔！

連發投石機

在電玩遊戲「Besiege」中，玩家可以創造出各種古怪的中世紀攻城機械，以對抗城堡或軍隊。而其中最讓我印象深刻的，莫過於這台可連發的投石機！這台浮誇的投石機使用兩段斜坡運送彈藥，玩家只需要點擊發射鍵，在第一發彈藥發射出去後，第二發彈藥就會因為重力而自動裝填到位，從而讓我們可以連續發射彈藥，達到驚人的破壞力！而這麼厲害的投石機，其實我們也可以輕鬆地使用智高積木做出，現在就讓我們發揮創客的精神，一步步地製作出「連發投石機」吧！ ★成品展示 ★零件清單需要準備的材料如上圖，除了常見的長方框與超長條外，我們還需要準備最重要的橡皮筋與關節鍵。橡皮筋作為動力來源，可以提供彈力讓我們製作發射器；而關節鍵則是能讓我們調整擊球點的位置。 ★組裝步驟底座首先我們先製作底座，將5×10孔長框與四個3孔超長條結合，並在前方兩個3孔超長條上放上軸扣鍵，完成下半部。接著我們依照圖示，將超長方框、5孔長條、3孔長條與短結合鍵互相結合完成上半部。我們將上下半部連接再一起，便完成了投石機的底座！最後為求穩固，我們再將兩個3孔超長條與底座結合，完成圖如下。軌道完成底座後，我們就可以來開始規劃放彈藥的軌道了！首先我們先15孔長條、5孔長條與短結合鍵以下圖的方式組裝。接著我們將1/4弧長條、關節鍵與3孔長條側有孔結合，完成後與剛剛的15孔長條結合，完成軌道的部分！最後我們將軌道與底座結合，整個模型的架構趨近完善了！發射桿重頭戲來了，我們要開始製作發射桿！我們先將3孔超長條、5孔長條側有孔、1/4弧長條與軸結合鍵依照下圖方式組裝。接著使用軸與20T齒輪，將發射桿安裝至投石機上。這邊必須要確認發射桿的位置與軌道相近，避免發射桿無法擊球的窘境喔！最後我們將橡皮筋穿過發射桿下方，並套在底座的軸扣鍵上，就完成我們的連發投石機啦！ ★完成圖 ★延伸創作你也可以準備馬達、齒輪、電池盒與遙控器，將模型改造成一台可以遙控發射的砲台（如下圖）此模型用馬達代替彈力，並用齒輪帶動發射桿擊球，能省去手動發射所帶來的疲勞。但也由於是使用齒輪傳遞動力，因此必須確認齒輪彼此嚙合，才步會發生卡彈的狀況喔！ ★操作影片 https://www.youtube.com/watch?v=ccsPUwWI0wU&feature=youtu.be ★科學原理這次我們主要所使用的科學原理便是－「彈力」與「斜面」彈力是指彈性物質發生形變後，恢復原狀所產生的力量，例如我們將橡皮筋扭轉，手放開後橡皮筋將會自己恢復成原本的樣子。在這台投石機中我們將橡皮筋套在發射桿，當我們撥動發射桿時，橡皮筋會形變並產生彈力，並在我們放手時釋放彈力將球打擊出去。斜面是一種傾斜的平面，可用來升高或降低物體，達到省力的效果，例如車輛行駛的斜坡便是運用斜面原理，使得行駛的車輛可以安全緩慢地上下山。而我們將斜面運用在彈藥夾上，讓球會因為下滑力自動裝填到發射桿上，從而達成連續發射的效果！ ★結語雖然投石機是一個非常簡單的模型，但我們透過增加斜面的方式，賦予了投石機新的功能，也讓兩個簡單機械巧妙地融合再一起。大家在創作新模型時，不仿也思考如何從現有的模型做改善或是與不同的科學原理融合，或許你也能達到意想不到的效果喔！

傑出的一”手”

人類之所以能被稱為萬物之靈，最大的原因在於我們擁有一雙靈巧的手，讓我們擁有創作的能力，另外，舉凡日常生活中大大小小的瑣事都必須仰賴我們的雙手達成。今天讓我們用智高積木組裝出手的骨骼，探索手的奧妙之處吧! 在製作手的骨架前，我們要先了解手部骨骼的簡易構造，手的指骨由遠而近分別為遠端指骨、中間指骨、遠端指骨，而手掌內的骨頭則稱為第五掌骨。另外從下圖中我們可以觀察到大姆哥(?)是唯一一個沒有中間指骨的指頭，所以我們的大拇哥只有2個指節。而讓手部骨架看起來逼真的關鍵在於’’相對長度’’，現在讓我們來比較五隻手指的長度吧，首先手指長度排行榜第一名的是我們的中三娘(中指)，而二姆弟(食指)與四小弟(無名指)的長度十分接近，並列第二名，第三名是則我們最可愛的小妞妞(小拇指)，最後第四名當然就是我們的大姆哥囉! 下圖是手部模型中手指會使用到的零件種類，為了呈現出不同長度的指頭，我們需要使用不同長度的條來搭配，再來則是關節鍵，沒有了關節鍵你的手就會沒辦法自由活動哦。首先我們要先來製作手指，將不同長度的條與關節鍵互相搭配，可以讓各指頭的長度符合實際手指的長度: 大拇指: 食指與無名指: 中指: 小拇指: 全部做完擺好之後如下，有沒有很像一隻手了呢? 接著我們要來製作掌骨，除了大拇指外的四支掌骨製作方式皆相同，如下圖，請特別注意不要與指骨搞混哦~ 再來要製作腕骨，首先將下圖的零件結合加上尺骨與橈骨: 之後在腕骨上方裝入五孔長條與單向轉接鍵，以便插入掌骨: 最後再依下圖裝上先前做好的指骨與掌骨，一隻手的骨架模型就完成囉，有沒有很像呢! 因為裝有關節，所以只要調整角度就可以做出大部分的手部動作哦，像是勝利姿勢。握拳姿勢甚至還能抓取東西呢! 看來手真的可以幫我們做到許多的方便的事呢，有空的話不妨自己動手試試看做出一隻手來給辛苦工作的手一個大大的讚吧!!

陷阱籠

在許多野外求生節目中，常常可以看到挑戰者為了取得食物來源，製作出像這樣子的石板陷阱。這種看似簡單的石板陷阱，卻能在獵物觸動誘餌時，撥動其中一個竹片，讓厚重的石板瞬間壓下來以抓取獵物，非常適合用來捕抓老鼠、松鼠、鳥類等小型且靈活的動物。雖然根據「野生動物保育法」，我們不能隨意製作石板陷阱去捕捉野生動物。但是我們可以透過智高積木，來製作出屬於自己的陷阱，現在就讓我們一起來開始創作吧！需要準備的材料如上圖，除了常見的長方框與超長條外，我們還需要準備棉繩、滑輪、鍊輪，以及我們的特別來賓－「栓扣鍵」與「2凸單孔轉向結合器」！特殊零件介紹這次我們使用的「拴扣鍵」(左)有別於一般的軸扣鍵，除了長度更長外，還多了一個凹槽的設計，讓它能同時擁有軸扣鍵的活動性以及結合鍵的穩固性；而「2凸單孔轉向結合器」(右)則是能提供不同的角度連接，雙凸點的設計也讓它在與積木連結時可以更加穩固！組裝步驟首先，我們要陷阱籠的支架製作出來，所以我們用比較堅固的主要用比較堅固的框還有長條來製作。再來呢，我們要安裝滑輪，為了要讓繩子能夠穩定的拉動陷阱籠。然後就是我們最重要的陷阱機關了，這邊我們要放置誘餌的平台，還使用了可以自由活動的軸扣鍵，確保機關容易被觸發。現在我們完成了支架還有機關，所以要把他們固定到底盤上。下一步我們要製作籠子，一樣使用框來製作，為了怕獵物跑出去，還使用了輪胎把籠子加重。之後把籠子的四個編結合在一起，加上蓋子後就完成籠子搂。再來我們要自作捲線的機關，然後再把繩子綁在籠子上。最後，為了避免籠子搖晃，我們用兩個框把籠子的方向固定，這樣落的籠子就會準確地蓋在放置誘餌的平台上瞜。完成圖操作影片製作縮時影片 https://www.youtube.com/watch?v=briDLQ-sqWQ&feature=youtu.be 陷阱籠設置影片 https://youtu.be/KFcPf2onm3c 陷阱籠啟動影片 https://youtu.be/BFaf7axecWg 科學原理這次我們主要所使用的科學原理便是－「棘輪」棘輪具有單方向旋轉並防止逆轉的功能；棘爪則是能讓棘輪作間歇性的運動，而由棘輪與棘爪所組成的機構我們稱之為「棘輪機構」，它能將連續運動或是往復運動轉換成單向的間歇性運動，是一種非常常見的機構。棘輪機構可應用於百貨公司、飯店等旋轉門上，也常應用於千斤頂與腳踏車上。本次我們將開關設計成棘輪機構，每當我們放置物品或是觸碰模型下方的槓桿時，與槓桿連接的3孔1/4弧長條便會撥動鍊輪，當鍊輪轉動時便會使滑輪一起轉動，最終放開棉繩，使我們的陷阱掉落抓住獵物！結語看完以上內容大家是不是也躍躍欲試呢？其實這個棘輪機構也可以運用在機關王上，透過推力或重力的方式來開啟棘輪開關，帶動後續的機關作動，是一個簡單又實用的機構呢！大家趕快一起來嘗試看看吧！