氣墊上的運動

1.目的

　　日常生活中我們所看到的運動物體，如汽車、飛機、棒球等，均因空氣阻力的作用，而使它們費力的前進，所以大家無不費盡心機的設法去降低它的作用，但事實上氣體的存在對空氣中運動的物體也有許多正面的應用，例如火箭、噴射飛機、蒸氣機等，都是氣體產生的氣壓動力所帶給我們的成果。

　　從上述的正反對比可知，只要瞭解氣體的一些特性並善加利用時，我們便可 將阻力變成助力，根據這一個想法便有了一組簡易又富趣味性的氣墊上運動競賽活動的設計，活動的操作中除了體驗氣壓原理的應用外，還可瞭解牛頓運動定律的內涵。

2.原理

　　物體沿另一物體之表面運動時都會受到摩擦力的作用，它的發生和接觸面的性質與垂直表面方向的接觸作用力有關，若將接觸表面拋光、抹油、墊上滾珠或形成一層氣墊、改變施力方式等均可降低其摩擦力，因此根據上述原因我們選用了圓柱形型物體，例如用塑膠管或咖啡瓶做成一個可以在筒壁上往外噴氣的圓筒裝置，如果在噴氣筒外圍包上一段半徑較大的短圓柱體時，可藉著事先對噴氣方向作過的適當設計，使噴出的氣體除可在兩者間形成減少摩擦作用的氣墊外，亦能使短圓柱體產生轉動或移動的動力，這樣構想的活動不但容易製作也很好玩，從趣味的操作中，更可進行瞭解牛頓運動定律的各種實驗。

3.活動一：滑行圓筒

(一)場地

每一組使用長3公尺、寬1公尺的平坦場地，場上放置長桌一張（長度大於120cm）；椅子一張，以便競賽者在桌面上安放競賽裝置，如圖1所示。

(二)使用材料

1.大會提供

A4影印紙1張/組

A4銅版紙1張/組

1.5〞金屬圓形紙夾2支/組

外徑1cm長度120cm之PVC塑膠管3支/組

外徑1cm長度40cm之PVC塑膠管3支/組

內徑1cm長度20cm之軟性橡膠水管3條/組

公用課桌椅組（長度大於120cm的桌子一張、椅子一張）若干組。

2.參賽者自備自備材料：

滑行圓筒用自選紙材（數量自決）薄雙面膠帶1捲

面紙1小包/組

如電子磅秤

剪刀

美工刀

礦泉水

打孔錐子

打火機

筷子

(三)競賽說明

1.操作方式

（1） 參賽隊伍每位組員均需在競賽現場；使用規定材料與工具製作一組競賽用噴氣滑軌與3種紙材的滑行圓筒各一個，其中塑膠噴氣滑軌上的打孔量、密度、位置、出氣方向可自行設計，不受限制。至於滑行圓筒的造形亦可自行設計；但長度限定在5cm以上。

（2）參賽隊伍每位組員製作完成後的組合如圖2所示。圖中K端為進氣口，L為發射區起點，M為得分區終點，而N端則應使用沾濕的面紙堵死，以防漏氣，至於圓形紙夾（簡稱紙夾支架）則是作為支持滑軌並維持水平之用。

（3）參賽者每人均需使用長度40cm之PVC塑膠管與長度20cm之橡膠水管製作一組如圖3的吹氣裝置，完成後將其H端套緊於圖2之噴氣滑軌的K端，而G端則於競賽時，放入口中作為吹氣端。（不可剪裁膠管或PVC管長度）

（4）於競賽場地上放置的桌面上預先佈置畫好的計分區，其規劃如圖4所示，圖中S 為發射區，P、A、B、C、D、E則為得分區。