0360201巧妙的施力工具
03動力傳送
1.齒輪
每個輪子的邊緣有許多大小相同整齊的齒狀物稱為「齒輪」。兩個齒輪可以利用邊緣的齒彼此扣住、互相帶動,當一個齒輪轉動時,會帶動另一個齒輪跟著轉動,稱為「齒輪組」。
生活中許多物品的內部設計,會運用齒輪或齒輪組的幫忙,觀察過物品裡面的齒輪組合方式嗎?
找一些大、小不同的齒輪,把它們組合起來轉一轉,觀察齒輪是如何轉動?
齒輪組的轉動,大齒輪和小齒輪轉動方向相反,利用齒輪或齒輪組的構造與設計,製作而成的各種機械或物品,可以幫忙傳送動力、改變轉動的速度或方向。
2.腳踏車的傳送動力方式
仔細觀察過腳踏車嗎?腳踏板與齒輪及輪子間,它們是如何連結運轉呢?腳踏車的哪些地方運用了輪軸和槓桿原理呢?
腳踏車的齒輪組合方式和前面學習過的齒輪組合有什麼不同?鏈條的功能是什麼?
利用學過的齒輪組模型,模仿腳踏車加上鏈條將兩個大、小不同齒輪組合,觀察鏈條如何傳送動力?
腳踏車利用鏈條連接前、後齒輪,當踩動腳踏板,就會帶動前齒輪轉動,前齒輪靠鏈條帶動後齒輪轉動。前齒輪轉一圈,後齒輪會轉好幾圈,因此腳踩腳踏板一圈,後車輪就會轉好幾圈。
3.流體傳送動力
齒輪、鏈條可以傳送動力,水和空氣也可以傳送動力嗎?
生活中的打氣筒或水車,都是利用空氣和水等流體來傳送動力。還有其他流體可以傳送動力嗎?
日常生活的千斤頂、油壓拖板車、汽機車的煞車裝置等,都會利用油來傳送動力。你還看過哪些例子?
螺旋水泵
阿基米德( Archimedes,西元前287年 ~ 西元前212年)是位永不停止研究的希臘科學家,他利用槓桿原理設計了許多工具。他曾經說過:「給我一個支點,我可以舉起整個地球。」清楚的說明了槓桿工具的作用。
因為只要有一個支點,一根夠長的棍子就可以利用槓桿原理舉起重物。雖然在實際生活中很難找到這麼長的棍子,不過卻說明了槓桿原理的施力臂愈長就愈省力。
阿基米德有一次看到岸邊的水手在搬重物的時候相當吃力,需要好幾個人才能協助搬運,因此設計過滑輪組去協助水手吊起重物。阿基米德看到農民要利用水桶一桶一桶的到岸邊取水才能澆水灌溉,他覺得農民好辛苦,燃起了他的憐憫之心,所以他思考要如何幫助農民,因此他利用輪軸及螺旋裝置設計出省力的螺旋水泵,方便直接從岸邊省力取水,再流到灌溉區。當轉動螺旋水泵的握把曲柄愈長,轉動輪軸時就愈省力。
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