生活中的科學EP5-【中國的古代黑科技】諸葛連弩
大家好我是浣熊老師，提到科技發達的國家，大家第一時間一定會想到美國或是德國等西方先進國家，但如果我們把時間回推到幾千年前，你會發現中國才是當時引領科技的潮流，如渾天儀、活字印刷等發明或是天工開物、本草綱目等相關著作都為人所熟知。今天浣熊老師要來帶大家製作的就是在古代中國被視為黑科技的超強武器-諸葛連弩!
連弩最早發明於戰國時代，到了三國時期由諸葛亮進行改良，故又稱為諸葛連弩，最大的特色在於其連桿的設計，讓它能夠在極短的時間內達到連發的效果，不需要發射後馬上填充箭矢(影片一)，現在就讓浣熊老師一步步教大家如何製作諸葛連弩吧!
◆組裝步驟
首先，我們要來製作諸葛連弩的主體，包含握把、發射凸起處與弩弓。
第一步需要將使用5x13孔超長方框、11孔長條以及短結合鍵(圖一)，將5x13孔超長方框連接起來，並使用11孔長條和短結合鍵進行加固(圖二)。
第二步會使用到長、短結合鍵、5孔長條、5x5正方框以及一種較少見的零件：3x13孔超長方框(7406-W10-A1D) (圖三)，將它們組成下圖的部件 (圖四)。
接著我們可以將兩個部件結合，完成諸葛連弩的主體與握把結構(圖五)。
第三步要使用2凸單孔轉向結合器(7430-W10-B1W)、長、短結合鍵、5孔圓角扁長條(7443-W10-C1W)以及各式長條(圖六)，將它們依照下圖組成A、B兩個部件(圖七)。
完成後將A、B部件安裝在主體尾端，完成發射凸起處的設計(圖八)。
第四步使用到5x5孔1/6弧框(7392-W10-I1W)、5x5正方框以及長結合鍵(圖九)，分別將它們組成C部件與D部件(圖十)。
接著分別將C部件與D部件安裝在主體下方，完成弩弓(圖十一)。
第五步需要將5孔長條、11孔長條以及短結合鍵(圖十二)組成下圖兩個相同的部件(圖十三)。
這兩個部件主要用來當作軌道，防止箭匣在滑動時從主體脫落，將完成後的兩個軌道安裝在主體的左右兩側(圖十四)。
接著我們要來開始製作箭匣，這是諸葛連弩最重要的結構，可分為儲存箭矢的上半部與固定橡皮筋的下半部。
第六步要先來組裝箭匣上半部，會使用到3x13孔超長方框與短結合鍵(圖十五)，製作出一個能夠收納箭矢的空間(圖十六)。
第七步要使用2凸單孔轉向結合器、7孔圓角扁長條(7404-W10-C3W)與各式超長條(圖十七)，將他們組成下圖的部件(圖十八)。
接著將它與箭匣的上半部結合(圖十九)，由於我們使用的箭矢長度為8公分，因此這個部件可以確保箭匣內部的長、寬為8.5cmx1cm，當箭矢在被裝填時會整齊的向上排列。
第八步要使用5x15長方框、3孔超長條與長結合鍵(圖二十)，將他們組成E、F兩個部件 (圖二一)。
接著將E、F部件與箭匣上半部結合(圖二二)，我們要延伸箭匣上半部的長度，以便它之後能與連桿機構做結合。
第九步要製作的是箭匣的下半部，會使用到3孔圓角長條、長、短結合鍵以及各式超長條(圖二三)，並依照圖示將它們組裝起來(圖二四)。
第十步需要使用5孔、7孔圓角扁長條和短結合鍵(圖二五)，我們可以將它們分別組成G、H、I三種部件(圖二六)。
接著依照圖示將G、H、I部件與箭匣下半部結合(圖二七)，如此一來箭匣的下半部會因為扁長條而增高0.5公分，並在後方留出固定粗橡皮筋的凹槽。
第十一步需要使用5孔超長條和短結合鍵(圖二八)分別組裝出兩個J、K部件(圖二九)。
接著同樣依照圖示將J、K部件組裝在箭匣下半部的左右兩側(圖三十)，完成箭匣下半部的製作。J、K部件能夠作為擋板確保箭矢在進入箭匣下半部時不會從左右兩側掉出，同時中間預留的0.5公分間隙可以提供粗橡皮筋彈射的空間。
第十二步我們要將箭匣上半部的短結合鍵與箭匣下半部結合在一起(圖三一)，完成後使用兩個五孔長條加固(圖三二)。
最後要使用短結合鍵將一個五孔長條安裝在箭匣前端(圖三三、圖三四)，這個五孔長條可以與主體的軌道中自由滑動，確保箭匣在滑動到尾端時能緊密接觸到發射凸起處。
在進行下一步前，我們可以先將箭匣放在主體上，確認各零件的位置與長度是否正確，並準備安裝連桿(圖三五)。
第十三步主要使用5孔、11孔長條、軸扣鍵與長結合鍵(圖三六)，我們要將零件依照圖示結合，完成L、M兩個連桿的部件(圖三七)。
接著我們將L、M部件、連弩主體以及箭匣結合在一起，完成連桿結構的組裝(圖三八)。
最後一步要使用到粗橡皮筋(可事先剪開)、軸扣鍵、100mm長軸和40T齒輪(圖三九)，我們可以使用軸扣鍵將粗橡皮筋固定在弩弓左右兩側的5x5正方框上(圖四十)。
接著可以將100mm長軸和40T齒輪結合成子彈固定件，並放入鍵匣上方的五孔超長條孔洞中(圖四一)，子彈固定件可以將箭矢往下壓，確保箭匣中的箭矢在掉落時更加順暢，且確實地與粗橡皮筋接觸。
如此一來我們帥氣的諸葛連弩就完成啦(圖四二)，首先我們可以來測試箭匣與連桿的機構是否正確，當連桿往前推時，粗橡皮筋需要進入箭匣後方的溝槽，在連桿往後拉時時，粗橡皮筋因為接觸到發射凸起處而向前擊發(影片二)。
若是你的箭匣在運作時會因為上抬而無法順利進入軌道時，可以試著使用橡膠輪胎和長結合鍵製作配重物(圖四三)，並固定在箭匣前方(圖四四)，或是將軌道的11孔長條稍微向上扳動，加大軌道的寬度(圖四五)。
確認可以擊發後，再來就是要挑選子彈，我們這邊使用的子彈同樣是智高的零件-80mm圓管(7337-W16-A1D) (圖四六)、若是手邊沒有80mm圓管，也可以直接使用市面上的細吸管，只需將長度修剪為8公分即可。
接下來是裝彈，我們可以在抽出子彈固定件後將80mm圓管或吸管依序放入箭匣中，並確保每根80mm圓管都是水平的，完成後再插上子彈固定件(影片三)。
最後就是尋找一個空曠無人的場地，試著將你的子彈全部發射出來吧(影片四)！
◆結語
在諸葛連弩模型中，我們了解到古人的智慧結晶能夠作為我們的文明基石，透過他們的經驗、思考和創造，我們得以學習到各種科學知識，且即便在現代社會仍然有很多廣泛的應用，試想一下，還有什麼現代科技是由古代的發明衍生的呢?
今天的分享就到這邊，喜歡這篇文章的話記得幫浣熊老師大力分享出去，我們下次見囉，拜拜！
◆科學原理
諸葛連弩主要使用到連桿結構以及彈力的科學原理，連桿結構能夠讓箭匣進行往復運動，達成連發的效果；橡皮筋的彈力則能夠儲存能量，當我們將連桿往後拉時，粗橡皮筋會因為儲存往後拉的力而變形，這個現象又稱為「形變」，當粗橡皮筋被發射凸起處撥起時，橡皮筋便會釋放能量將80mm圓管彈出(影片五)。
◆課綱參考：
生 k-V-1 能了解工程與設計的基本知識，如：工程設計流程、動力機構、 結構設計、工程材料、機電控制等。
PEb-Ⅴc-5 摩擦力、正向力、彈力等常見的作用力。
Eb-Ⅳ-1 力能引發物體的移動或轉動。
◆參考資料：
維基媒體專案貢獻者
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