水上浮塔

出自 全民科學平台
於 2019年3月7日 (四) 04:19 由 劉恩佑 (對話 | 貢獻) 所做的修訂
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原始設計者:蕭次融


目的

應用結構力學及液體表面張力等原理,利用吸管及鋁板等材料來建構「水上浮塔」,並藉活動過程, 培養學生團隊合作、應用知識、發揮創意及解決問題的能力。

原理

液體的表面都具有表面張力,表面張力是以最小的表面積包圍液體,也就是在相同表面積的情形下,能包圍出最大的體積,因此平常我們所看到的水滴或泡泡都是呈球形的,就是這個道理。 表面張力可以將液體表面拉緊,使液面能支撐質量輕的小東西。 不同液體的表面張力大小也不相同。表面張力也和溫度有關,通常溫度愈高,表面張力就愈小。

活動一、水上功夫

競賽方式

  1. 參賽隊伍自行將水盆裝水後,帶至大會指定處進行比賽。每項比賽結束後,可自行換水或繼續使用。
  2. 吸管需保持完整,可以彎折做造型,但不可以破壞(包含:削薄、切碎及折斷); 鋁板不得改造及加裝任何物品, 但活動三不受此限。
  3. 吸管底座,不得超出鋁板外。
  4. 吸管不得接觸到水。
  5. 水盆內除規定能使用的材料外,不得添加其他物品(含液體、氣體及固體), 但活動三不受此限。
  6. 鋁板必需浮在水面上,不得藉助其他外力、工具及器材。
  7. 測量吸管浮塔高度時,請從鋁板上取出,置於桌面或地面測量其垂直高度。
  8. 在家練習時,可試做不同高度及材質的吸管浮塔,以便在比賽時得到好成續。
  9. 每隊4片圓形鋁板,每片形狀及厚度均不同,直徑介於 6~10 公分,厚度介於1.4~2.2公釐。原則上鋁板面積大者厚度薄,面積小者厚度厚。
  10. 每隊計時 3 分鐘,全隊每位參賽者各拿一片鋁板,使其浮在水面上,不得由其他隊員代放,不限鋁板浮起的順序,可四人一起放或分開放,限在同一水盆內。可藉助衛生紙幫助鋁板浮起,每隊以4張為限,計點時必需將衛生紙清除乾淨,始得計點。
  11. 三分鐘時間到,依浮在水面上的鋁板總數計,每個浮在水面的鋁板得20點,中途下沈者不計點。若3分鐘未到,已將4片鋁板一起浮在水面上,請舉手告知評審,由此時計算,還剩下的時間超過 20秒加5點,然後每20秒加5點,但至多加至20點。滿分以 100 點計。

器材

  • 水盆 一個
  • 圓形鋁板 一組(四片)
  • 衛生紙4張(限活動一使用)
  • 直吸管20支(限活動二使用)
  • 筆、尺

活動二、水上浮塔

競賽方式

  1. 參賽隊伍自行將水盆裝水後,帶至大會指定處進行比賽。每項比賽結束後,可自行換水或繼續使用。
  2. 吸管需保持完整,可以彎折做造型,但不可以破壞(包含:削薄、切碎及折斷); 鋁板不得改造及加裝任何物品, 但活動三不受此限。
  3. 吸管底座,不得超出鋁板外。
  4. 吸管不得接觸到水。
  5. 水盆內除規定能使用的材料外,不得添加其他物品(含液體、氣體及固體), 但活動三不受此限。
  6. 鋁板必需浮在水面上,不得藉助其他外力、工具及器材。
  7. 測量吸管浮塔高度時,請從鋁板上取出,置於桌面或地面測量其垂直高度。
  8. 在家練習時,可試做不同高度及材質的吸管浮塔,以便在比賽時得到好成續。每隊計時2分鐘,讓鋁板浮在水面上,並在其上架起吸管塔。
  9. 每隊 20 支吸管,各隊以手工建造一組或數組吸管塔,不得使用工具製作(如剪刀、小刀、打火機、或膠帶等等)。
  10. 同活動一所提供的一組(四片)鋁板,從中選取一片。
  11. 每隊計時 2 分鐘,讓吸管塔架在浮於水面的鋁板上,且超過 10 秒以上者才算。
  12. 計分方式:鋁板只要能浮在水面上即得 30 點, 所架設的吸管塔,測量其最高點至水面的垂直高度,每達 2 公分加一點,最多加 70 點。滿分以 100 點計。
  13. 建議可多做幾個不同高度的吸管塔進行試驗。

器材

  • 水盆 一個
  • 圓形鋁板 一組(四片)
  • 衛生紙4張(限活動一使用)
  • 直吸管20支(限活動二使用)
  • 筆、尺

活動三、創意競賽

競賽方式

  1. 參賽隊伍自行將水盆裝水後,帶至大會指定處進行比賽。每項比賽結束後,可自行換水或繼續使用。
  2. 吸管需保持完整,可以彎折做造型,但不可以破壞(包含:削薄、切碎及折斷); 鋁板不得改造及加裝任何物品, 但活動三不受此限。
  3. 吸管底座,不得超出鋁板外。
  4. 吸管不得接觸到水。
  5. 水盆內除規定能使用的材料外,不得添加其他物品(含液體、氣體及固體), 但活動三不受此限。
  6. 鋁板必需浮在水面上,不得藉助其他外力、工具及器材。
  7. 測量吸管浮塔高度時,請從鋁板上取出,置於桌面或地面測量其垂直高度。
  8. 在家練習時,可試做不同高度及材質的吸管浮塔,以便在比賽時得到好成續。
  9. 利用活動一及二的心得和經驗,發揮靈活思考和創造的能力,建構創意浮塔, 本項作品必須事先做好,報到時登記並繳交,水盆內先不必裝水。
  10. 使用(1)鋁板(不限形狀,長與寬各不得大於10公分,厚度不得小於1.4公釐。板面呈平面,不得凹摺、彎曲或變形), 不合規定者不評分。
  11. 吸管(不限材質、長短、粗細、數量及結構,且可使用工具及黏著劑進行加工)。(3)水(可在其中添加無危害性的物質,如酒精、鹽、糖、油……等等。不可使用水銀)。
  12. 每隊計時 3 分鐘,讓吸管塔立在浮起水面的鋁板上,超過 10 秒以上者才算分。
  13. 此項請自備裝水的容器,且水中添加物需在評審面前加入。

器材

  • 水盆 一個
  • 圓形鋁板 一組(四片)
  • 衛生紙4張(限活動一使用)
  • 直吸管20支(限活動二使用)
  • 筆、尺

時間

  • 製作時間(含說明及領器材)30分鐘
  • 評審時間30分鐘
  • 共60分鐘

評分方法

  1. 活動一及活動二的得點,分別依高低排序後,採六等第計分法(見表一)分別計算活動一及活動二的得分。
  2. 將活動一及活動二的得分相加, 再依成績高低排序後,採六等第計分法計算得分與名次。分數最高的隊伍頒發單項競賽優勝獎(若分數相同時以活動二得分較高者獲得,若分數再相同時以抽籤決定)。
  3. 本項競賽水上浮塔之得分與另外三項競賽成績相加後, 依成績高低排序後, 總成績高者,依序頒發大會獎(總成績相同時,依序以兩小無猜、拋石器、水上浮塔及會排水的喝水鳥之得分為評比的標準)。
  4. 活動三的評分方式,鋁板浮起才計分:
    • 鋁板只要能浮在水面上即得30分。鋁板的創意性佔10分(需以30~50字說明設計理念),未加說明者,創意性不計分。
    • 吸管塔立在浮起的鋁板上,測量其最高點至水面的垂直高度。高度在1公尺~2公尺之間得 10 分,高度超過 2 公尺得 20 分。
    • 水中添加物佔10分(需以30~50字說明設計理念):讓吸管塔立在浮起水面的鋁板上才計分。未添加或未附說明者,此部分不計分。
    • 吸管塔整體結構設計:結構造型(含知識應用)佔 10 分,創意性(含美感)佔 10 分。得分最高的隊伍,頒發創意獎。此項評分獨立計算,不列入總成績內。

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