危險邊緣

1.目的

以簡單的器材設計有趣的陀螺儀，藉由繩子來轉動內部的轉輪，調整陀螺儀角度，使其以「一點」著地緩慢直線前進或依照指定軌道繞轉。

2.原理

1.角動量—旋轉的物體擁有角動量(具有方向性)，角動量愈大的物體愈不容易被改變轉動狀態。 一個繞著圓心作圓周運動的優點，其角動量=質量X半徑X速率。 一個旋轉體的角動量相當於每一個質點角動量的和。

2.力矩—改變旋轉狀態的物理量(具有方向性)。當力矩方向與原來旋轉體轉動方向相同時，角動量(轉速)會增加，反向則減少。若力矩方向與轉動方向不平行，則轉動(軸)方向也會改變，且遵守向量合成之關係。 力矩=力Χ力臂(轉軸到力作用線的垂直距離)

3.活動一：直線慢行

(一)場地需求

在水平地面上佈置一條寬 50 公分， 長 400 公分的直線跑道，每隔 20 公分劃 一條橫線。起跑線之前另保留約 100 公分 助跑空間。地面盡量平整且避風。

(二)材料及作品說明

陀螺儀結構主要包含轉輪、外殼兩部 份，以繩子發動。使用的材料及作品規格 規定如下：

1.轉輪：以廢光碟片製作，數量不拘， 可剪裁、粘合，但不得添加其他材料 以增加重量。軸心可自行設計，材料不限，直徑不得超過 3.0 公分， 不得使用市售現成之軸承。可使用潤滑油。

2.外殼：以圓柱形、圓塔形 (側面投影為梯形)或圓錐形容器製作，最 大橫截面直徑需小於 20 公分，高度需小於 25 公分，材料不限，但 競賽時著地點之寬度不得超過 2 公釐。

3.發動繩：細繩或粗線，材質、長度不拘，繩端可加工使方便於操作。

4.助跑軌道：可使用電線壓條等材料製作起跑軌道，可有可無。

5.可使用粘著劑，但以少量粘著為原則，不得藉以增加重量。

(三)製作說明

1.參賽前製作：

(1)事先製作一具陀螺儀(甲)。使用材料均需依照前述之規定，賽前 須經裁判審察規格。

(2)可自行設計助跑軌道，事先做好帶來使用，以穩定陀螺儀出發時 的角度和方向。但，助跑軌道不得具有如斜面下滑加速之功能。 陀螺儀擺在助跑軌道上時，最低點不得高出地面 0.5 公分。

2.於製作時間內製作一具陀螺儀(乙)。使用之材料除了需要符合前述 規定之外，部份材料可事先加工，詳細說明如下：

(1)每一具陀螺儀最多只准許兩片光碟片於事先加工(做必要的剪 裁，或製作繞線的裝置、軸心等，但不得刻意增加重量)，其餘光 碟片不得事先加工。

(2)外殼可事先鑽洞或加裝減少摩擦力的裝置等加工(仍不得使用市 售的軸承)

(3) 現場組裝可使用膠帶、速乾膠、潤滑油等，但需自備數層報紙舖 在桌上避免弄髒桌面或地面。

(4) 可自備工具，但是現場不提供電源。

(四)競賽說明

1.以陀螺儀(甲)、(乙)參賽，各使用 2 次，共 4 次。

2.開始之前先將發動繩纏繞上。開始時一人手持外殼，隊友協助以手 快速拉繩轉動轉輪。

3.使陀螺儀外殼上的一點著地(如上圖，不得直接以軸心著地)，由起 跑線前(或助跑軌道上)靜止釋放，使其自行滾動前進。

4.由放手且壓到起跑線開始計時，當陀螺儀倒下(兩點或兩點以上著地) 或著地點超出左、右或 400 公分邊界即停止計時，此時間(X)為計分 之依據。

5.紀錄「停止計時」時之位置編號(Y)做為計分之依據。若出界則以出 界之點為準；若是倒下時著地點跨越兩區則以較高分為準。

6.陀螺儀前進中所使用的時間不設限，但是 4 次操作之前的準備時間 均不得超過 30 秒，超過 30 秒的時間(Z)列入扣分，若準備的時間超 過 50 秒則該次以 0 分計，繼續進行下一項比賽。(準備時間--由裁判通知「上場」或紀錄完前一次成績後喊「開始」 至陀螺儀釋放且壓到起跑線的時間。)

7.若拉動繩子失敗或不滿意可選擇不放手，重新纏繞繩子並重新發 動，所使用的時間繼續計入「準備時間」中，並且依照上述計時、 扣分原則處理。但是一旦放手且壓到起跑線便不得重來。

8.即使放手了，只要陀螺儀尚未壓到起跑線仍可調整角度，所用的時 間仍繼續計入「準備時間中」。

(五)評分標準

1.將每一次陀螺儀前進的時間(X)、停止計時之位置(Y)、準備時超過 的時間(Z)以下列公式計分。

單次分數 = ( X = ( X- Z/2 )× Y (單次分數小於 0 分以 0 分計)

2.每一隊四次比賽的成績相加即為活動一的成績。

3.所有參賽隊伍排序後，再以六等第計分法計分。

(六)其他注意事項

1.拉動繩子時不限定操作者的位置，但不得影響其他場地競賽。且當 陀螺儀釋放後就必須盡快離開跑道。

2.助跑軌道的前緣不得超過起跑線。且不得提供陀螺儀任何動力。

3.每一隊四人不限定任務，自行協調，分工合作以發揮最大效益。

4.上場之前就可以先將繩子繞上，以節省第一、二次準備時間。設計 快速有效的纏繞繩子方法以節省第三、四次準備時間。

5.陀螺儀(甲)、(乙)各使用 2 次，使用順序可自行決定，但須清楚告 知裁判。第一、二次操作失敗可即時更換陀螺儀，但仍以甲、乙各 2 次計分。

4.活動二：彎道繞行

(一)場地需求

在水平地面上佈置一條內半徑 50 公 分、外半徑 100 公分，寬 50 公分的圓形 跑道，每 30 度畫一條徑向的線。地面盡 量平整且避風。

(二)材料及作品說明

同活動一

(三)製作說明

1.參賽前製作：

(1)事先製作一具陀螺儀(丙)。使用材料均需依照前述之規定，賽前 須經裁判審察規格。

(2) 可自行設計助跑軌道，規定同活動一。 2.於製作時間內製作一具陀螺儀(丁)。規定同活動一。

(四)競賽說明

1.以陀螺儀(丙)、(丁)參賽，各使用 2 次，共 4 次。

2.開始之前先將發動繩纏繞上。開始時一人手持外殼，隊友協助以手 快速拉繩轉動轉輪。

3.使陀螺儀外殼上的一點著地(同活動一，不得直接以軸心著地)，由 起跑線前 (或助跑軌道上)靜止釋放，使其自行滾動前進。

4.當陀螺儀倒下(兩點或兩點以上著地)或著地點超出邊界時，紀錄此 時之位置編號(D)做為計分之依據。若出界則以出界之點為準；若倒 下時著地點跨越兩區則以較高分為準。

5.若繞轉超過一周則位置編號加 12；超過兩周則加 24，依此類推。

6.陀螺儀前進中所使用的時間不設限，但是四次操作之前的準備時間 均不得超過 30 秒，超過 30 秒的時間(T)列入扣分，若準備的時間超 過 50 秒則該次以 0 分計，繼續進行下一項比賽。(準備時間--由裁判通知「上場」或紀錄完前一次成績後喊「開始」 至陀螺儀釋放且壓到起跑線的時間。)

7.若拉動繩子失敗或不滿意可選擇不放手，重新纏繞繩子並重新發 動，所使用的時間繼續計入「準備時間」中，並且依照上述計時、 扣分原則處理。但是一旦放手且壓到起跑線便不得重來。

8.即使放手了，只要陀螺儀尚未壓到起跑線仍可調整角度，所用的時 間仍繼續計入「準備時間中」。

(五)評分標準

1.將每一次陀螺儀前進的角度編號(D)、準備時超過的時間(T，以秒為 單位，記到 0.1 秒)以下列公式計分。 單次分數 = D - T/5 (單次分數小於 0 分以 0 分計)

2.每一隊四次比賽的成績相加即為活動二的成績。

3.所有參賽隊伍排序後，再以六等第計分法計分。

(六)其他注意事項

1.~4.同活動一。

5.陀螺儀(丙)、(丁)各使用 2 次，使用順序可自行決定，但須清楚告 知裁判。第一、二次操作失敗可即時更換陀螺儀，但仍以丙、丁各 2 次計分。

7.活動三：創意競賽

(一)競賽說明

1.使用不同材料，製作獨創的陀螺儀，使內部轉輪能高速旋轉產生很 大的角動量，並發揮其定位、金雞獨立、緩步前進等特效。並作趣 味性或實用性之應用。

2.設計說明書：須附創意作品設計說明書，字數 100 字以上。內容說 明設計的靈感、理念、功能、操作方式、取材、應用及更長遠的理 想等。

(二)評分標準

1.設計之創意(尤其是陀螺儀特效應用之創意)25%

2.趣味性或實用性 25%

3.轉輪轉動之持久性 20%

4.整體美觀、精巧 15%

5.說明書(或講解)之充實、流暢及貼切 15%

8.時間總計

1.本項總時間： 55 分鐘

2.製作時間(含說明及領取材料)： 25 分鐘

3.評審時間：18 隊，活動一、二競賽時間共 30 分鐘

4.活動三由承辦單位另行規畫評審時間及方式。

9.總評分

活動一、二分別排序以六等第計分後，兩部分的分數相加即為本項目 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。創意競賽成績不併入大會獎計分，另外頒發數名創意獎。

10.材料總表

(一)大會提供

碼錶

(二)自備器材

11.給評審的建議

(一)場地器材方面

1.室內平整地板，微風可。。

2.建議活動一、二各設四個場地，起跑線周圍至少留 2 公尺距離，可 對向交互排列以節省空間。

3.準備一些廢報紙供製作時鋪在桌上及擦拭滴下來的油污。

(二)時間方面

每一階段 18 隊，一半先進行活動一；一半先進行活動二，預估每一 隊四次競賽不超過 5 分鐘，因此活動一、二各設四個場地，每一場地最多 5 隊，使用 25 分鐘。

(三)其他

1.最好能在製作期間就查看作品是否合規定，不合規定者及早告知以 便於即時更正。若於競賽中發現不合規定而影響成績，由參賽者自 行負責。

2.各隊競賽後之器材應暫時收存，全部比賽完之後再發還。

3. 計時時使用碼錶，適時提醒時間。「開始」的口令須清楚宏亮。