平衡無極限我最行

原始設計者：黃乃文

指導老師：黃福坤教授

一、目的

以規定的材料設計並製作和平鳥，在和平鳥蹺蹺板及和平鳥去旅行比賽活動中，參與夥伴的作品要相互配合維持平衡，經由調整各鳥翼重心位置、質量分布、力矩、距離及棉繩傾斜角度等⋯⋯，使和平鳥分別於活動一、二中能以最快及最多數目保持平衡及完成運送。藉此培養操作技能熟練、體會科學原理、啟發創造力及訓練解決問題的能力

二、原理

重心、力矩、摩擦力、斜面、滑輪。

活動一：和平鳥翹翹板

圖一、和平鳥示意圖

（一）場地需求

於無風場所放置一穩固不搖晃的桌子，桌面需平整且盡量保持水平。裁判與參賽者分別坐在桌子兩邊之椅子上，椅子與桌子不得相連或接觸以免干擾競賽進行。競賽時作品須置於桌面中央(如上圖一)且平衡時兩邊傾斜角度須小於 30 度。

（二）使用器材

1. 大會提供：
   • 評審使用器材：碼錶 1 個、倒數計時器(倒數 5 秒使用) 1 個、量角器 1 個。
   • 各組材料：樸克牌 1 副、22 號鐵絲 1 捲、24 號鐵絲 1 捲、大華斯墊片 4 個、 小華斯墊片 4個、1mm 碳纖棒 1 公尺、6 號粗鐵絲 30cm(製作蹺蹺板支架)、量角器。
2. 自備：尖嘴鉗、熱熔膠、熱熔膠條、剪刀、尺、木柄鑽。

（三）製作說明

• 以大會提供的樸克牌製作和平鳥身體。

  a 樸克牌可任意裁切、剪成鳥的身體形狀	b 取 24 號鐵絲 5cm 製作鳥喙
  c 以熱熔膠將鳥喙與鳥身固定	d 取 22 號鐵絲 40cm 繞過鳥身製作平衡翼

  • 和平鳥包含鳥喙、身體本體、平衡翼三部分，細部說明如下：
    1. 鳥喙：由 24 號鐵絲製作而成，前端凹成倒 U 字形(如圖 b)，鳥喙寬度需介於 2mm-5mm 間方便和平鳥放置於蹺蹺板上(如圖 d)。
    2. 身體：本體大小以一張樸克牌長寬為限制，長寬不可以大於一張樸克牌，也不可以小於1cmX3cm，且要可辨識出鳥形狀(如圖 a)。
    3. 平衡翼：由 22 號 40cm 鐵絲組成，可以製作形狀大小不同的和平鳥鳥翼(如圖 d)。重心調整可以調整鳥喙的角度、平衡翼的長度、平衡翼的角度或加上華斯墊片幫助平衡，製作 10-16 隻和平鳥(最少 10 隻，上限 16 隻)。
  • 支架：取 16 號粗鐵絲 30cm 製作蹺蹺板支架(如圖 e)，並將 1mm 碳纖棒 1 公尺放置於上製成蹺蹺板(如圖 f)。

  e 蹺蹺板支架	f 蹺蹺板支架示意圖

  • 備註：自備之熱熔膠限用於鳥喙及鳥身固定或平衡翼固定使用，不得作為平衡翼兩端之載重。

  （四）競賽說明

  1. 將製作完成的和平鳥及蹺蹺板支架需先經裁判檢查後方可開始進行競賽操作與計分。
  2. 兩個參賽者分別站立蹺蹺板兩側，分別在蹺蹺板桿上由內而外放置和平鳥，同側和平鳥間應有適當間距，鳥翼之間不可以有交疊或碰觸情形(兩隻或兩隻以上如有碰觸，則有互相碰觸超過 5 秒的和平鳥們，評分時均視為 1 隻)。
  3. 兩個參賽者每放一組和平鳥需有 5 秒的時間間隔，方可進行下一組和平鳥。
  4. 總操作時間為 3 分鐘。
  5. 操作過程中若有和平鳥掉落或滑落，參賽者可運用剩餘的時間繼續放置(如未全倒)或重新放置(如已全倒)，分數採計以失誤前的最大數量 (有平衡超過 5 秒鐘)或重新放置後數量較佳者計算。
  6. 若操作時間內提早完成，越早完成加分越多。
  7. 比賽用的支撐架由大會統一提供，各組製作的則是練習過程的時候，練習平衡用

  （五）計分方式

  • 放置分數計分：

  數目	2	4	6	8	10	12	14	16
  分數	1	6	11	16	21	26	31	36

  （備註：3 分鐘操作時間內，擺放數量計分如上表，每多 2 隻，分數再加 5 分，依此類推）
  

  鳥數 n,對應鳥數的分數是(n/2-1)*5+1

  • 時間計分：如果 16 隻在 3 分鐘放置完成，則計算剩餘時間，每 2 秒鐘加 1 分；如果和平鳥數目少於 16 隻，則無時間加分
  • 得分計算= [(n/2-1)*5+1] + 時間計分 n 為鳥數目

  活動二：和平鳥去旅行

  

  （一）場地需求

  於無風場所，相距三公尺的地上用膠帶貼出兩個邊長 1 公尺的正方形，分別標示為起點與終點(圖三所示)，讓兩個參賽者分別站在一個方塊中進行活動，起點旁邊擺放一個預備桌，參賽者可以擺放和平鳥(暫放位置)。

  （二）使用器材

  1. 大會提供：
     • 評審使用器材：碼錶 1 個、奇異筆 1 枝、卷尺 1 個。
     • 各組材料：除活動一共用材料外，新增線軸 1 個、大華斯墊片 4 個及棉繩 1 捲 。
  2. 自備：同活動一。

  （三）製作說明

  1. 和平鳥：可沿用活動 1 製作的和平鳥或再自製和平鳥使用。
  2. 線軸滑輪車：取 80cm 22 號鐵絲一條，下面懸掛大華斯墊片(數目可自由選擇 1-4 個)，上面製作和平鳥的站台，選擇適當位置製作軸心(如圖三)。

  e 圖四線軸滑輪車	f 線軸滑輪車上放置和平鳥

  （四）競賽說明

  1. 兩個參賽者手握 3.5 公尺的棉線兩端(活動運送長度為 3 公尺，多的部分是參賽選手手持部分)，分別站在起點與終點正方形內，競賽前由裁判於棉線上每隔 1 公尺以奇異筆標記。
  2. 由兩個參賽者先將線軸滑輪車放於棉繩上，並在上面放置適當數量的和平鳥(每次運送數目不限，單次數目越多，分數越高)。
  3. 兩參賽者腳站在正方形內，兩個選手握棉繩兩端（3 米）線軸車由起點到終點，手可以超過地上的線，腳不能離開正方形(違規一次扣 5 分)，高度不限由操作者自行調整最高點與最低點，讓和平鳥搭線軸滑輪車到達終點。滑行過程剛超過 1 公尺、2 公尺、3 公尺時；由裁判喊:晉級 1 公尺、晉級 2 公尺、晉級 3 公尺，以方便計分。
  4. 運送過程，如操作不慎造成線軸車翻落或是和平鳥有掉落情形的時候，依狀況區分:全數掉落者(和平鳥)如果仍有時間，可以跟裁判報告後，離開正方形去取回線軸車與和平鳥重複 2-3 步驟重新操作。部分掉落者(和平鳥)，可以把剩下的和平鳥送到終點
  5. 單趟計分方式如(五)計分方式說明。
  6. 送達後可將線軸滑輪車取下，重複步驟 2-4 操作。
  7. 競賽時間 3 分鐘，計算運送和平鳥的總數量及次數累積計算。

  （五）計分方式

  每趟開始時，放置好和平鳥需說：出發了~，才開始計算該趟得分

  數目	1隻	2隻	3隻	4隻	5隻
  0-1 米內	2分	4分	6分	8分	10分
  1 米	3分	6分	9分	12分	15分
  2 米	6分	12分	18分	24分	30分
  3 米	9分	18分	27分	36分	45分

  分數計算 n 為鳥數目
  

  a.該趟未跑滿一公尺 該趟分數= n*2
  

  b.該趟有跑滿一公尺，但途中有和平鳥脫落
  該趟分數=第一公尺分數+第二公尺分數+第三公尺分數= n*3 + n*3 +n*3
  

  c.該趟有完整跑完 該趟分數=n*9
  時間到時，就要暫停所有活動，等待評審計分。總分為 3 分鐘內各趟得分的總和。

  五、競賽時間

  1. 製作時間 :每隊製作及測試時間共 60 分鐘。
  2. 評審時間：每隊活動一、活動二競賽時間皆為 3 分鐘。

  六、總成績計算

  活動一與活動二分數加總後，以六等第計分，即為本項目總成績。最高分者若不只一隊則以活動一成績較佳者為第一名，可獲單項冠軍。

  七、創意競賽

  活動三：當我們鳥在一起

  

  不限定材料發揮創意自行設計和平鳥，使和平鳥可以完成大數目及排列隻組合。以巧妙之設計、 善用材料特性、運用科學原理而達到無限平衡之極限挑戰高難度為佳。此外也可以在外型予以美化、趣味化，或可發想將本活動之概念設計成具有實用性之用品。活動三單獨評等，不列入總成績分數。 各組支撐架形式不拘，可以把活動 1 自製的改裝，也可以自行製作。限時 5 分鐘同時進行，最後評審各組的形狀跟創意。

  1. 評審標準：依創意 30%、功能效果 30%、材料運用 20%、美觀 20%來評分，成績最高者頒發創意獎。
  2. 說明書：須包括創作的動機、構想、原理、發展等，以列印或書寫、畫圖說明等方式呈現於A4 紙上。
  3. 評分時根據作品實體或模型、操作情形及說明(說明書或含口頭陳述)評分。

  實作照片

  • 和平鳥蹺蹺板

    

  • 和平鳥

    

  • 和平鳥去旅行

    

  • 線軸車

  • 當我們鳥在一起