變形金剛

一、目的

以竹籤、瓦愣板、橡皮管、橡皮筋設計可摺疊的結構，並於釋放後能自行彈 開伸展變形成「高塔」或「飛行器」，藉以激發學生創意思考並應用結構力學、 彈性原理設計製作可摺疊器物，期望啟發之概念將來能運用於空間精簡之現代生 活或科技產品中。

二、原理

桿件和桿件結合有固定、滑動、轉動、滑動且轉動等方式，而轉動有有二維 自由轉動、三維自由轉動、二維受限轉動、三維受限轉動等。以竹籤組成一個可 摺疊的結構體必須考慮每個關節的運動方式，尤其是轉動方式，而設計一個可摺 疊且可彈開的結構體更需善用彈性物體作為桿件和桿件之間的連結。 彈性體的形變量愈大恢復力就愈大，彈性體的材質、厚度、寬度等也會影響 彈力常數。恢復力如果太小就無法支撐結構體，但假如恢復力太大，超過竹籤的 彎曲極限就可能使竹籤斷裂。 設計高塔需考慮結構及各關節恢復力的平衡，才能於彈開後維持穩定直立。 設計飛行器需使恢復力能在釋放時能平均且充分作用，使飛行器能獲得快速度準 直射出。

三、活動一:旗正飄飄

(一)場地

如右圖一，得分區為150 x150公分正方形地面區域， 與起拋線相距80公分。

(二)使用器材

1. 大會提供

竹籤、橡皮管(細)、橡皮管(粗)、橡皮筋(小)、橡 皮筋(中)、橡皮筋(大)、塑膠瓦愣板、三角旗、雙 面膠帶、棉線 80 cm 圖一 活動一場地 150 cm 150 cm 起拋線 得分區 

2. 學生自備

透明膠帶、氣球、直尺、剪刀、美工刀、切割墊、鑽子、油性筆、髮夾、 打氣筒等。

(三)競賽說明

1. 製作說明

(1) 每隊於製作時間內(詳見後面時間規定)完成參賽作品。

(2) 限以大會提供的竹籤、棉線、塑膠瓦愣板、各式橡皮管、橡皮筋及自 備的透明膠帶製作一具旗塔。

(3) 旗塔的最上方一節竹籤為旗桿，在旗桿上方以大會發的雙面膠固定三 角旗。

(4) 可將自備氣球以棉線繫於旗塔上。

(5) 完成之旗塔(不含氣球及繫氣球的棉線)必須能 摺疊，且摺疊之後以一手抓住後之大小不得超 過15×15×40cm範圍，即必須要能全部放進 一邊開口的規格盒內(尺寸如右圖二)。

(6) 上述摺疊作品於拋出後必須能彈開，且落地之 後旗子能位於高處才能獲得好成績。(附錄一 彈性結合參考範例)

2. 操作說明

(1) 每一隊員輪流操作一次，共三次操作。

(2) 第一人於呼叫隊號前先將旗塔摺疊好握於單一手掌中，呼叫隊號後便 開始計時。

(3) 每一隊競賽時間為4分30秒，計時截止時便停止操作，未完成的部分以 0分計，但已拋出之旗塔可繼續完成測量。

(4) 參賽者立於起拋線前將摺疊好的旗塔放入規格盒裡，若能完全放入盒 內(不含氣球及其繫線)，裁判判合格之後便能進行拋擲。

(5) 若摺疊後的作品無法完全放入規格盒內，裁判判為不合格，參賽者可 進行調整再檢查或選擇放棄，該次以0分計。

(6) 參賽者將檢查合格之作品拋向得分區上空，使旗塔展開並落於得分區 內。 (得分區如圖一，距離起拋線80公分之150 x150公分正方形地面 區域)