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)

(7) 旗塔著地並靜止後裁判測量旗桿頂的鉛直高度作為計分之依據，高度 愈高者成績愈佳。

(8) 裁判測好高度後下一名隊員便能取回旗塔開始摺疊…，每隊參賽程序如 下。(注意，呼叫隊號時若未完成摺疊仍開始計時)