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陪伴孩子造艘自動轉向的帆船

  • Posted by C.K. Tseng
  • Categories STEAM
  • Date 2022-01-13
  • Comments 0 comment

由於女兒現在正在學習OP帆船,因此我也趁這機會帶著他們做帆船模型,並藉此讓他們學習相關知識。

建議以英文名來介紹帆船的結構與部件,這樣孩子在找尋資料時,更能透過英文去尋找到更多相關資料。

(圖:出處來源 boat-ed.com,)

可Google「sailboat structure parts」可獲得更多的結構圖。

可以帶孩子先做依據風向自動轉向的帆船,當主帆(mainsail)受到風擺動時,吊桿(boom)透過橡皮筋轉動舵(rudder)。

所需材料以容易取得、孩子可以手動工具進行為主。

(圖:我們使用rhino繪製此帆船3D透視圖,除了能輸出雷切需要的檔案、bulb的3D列印檔案,更主要是可以協助計算船體(hull)的體積重心、bulb的體積來計算出bulb的重量是否達到需求,進階的是可以計算出流體力學相關資訊,之後再提)

材料:

  • 厚度2mm 飛機木(巴爾沙木)10×100 cm 一塊,網建行
  • 長度100公分、直徑4mm 木棒
  • 環氧樹脂(epoxy resin)100 ml與硬化劑 ,可選擇操作時間15分鐘的快乾型。
  • 太棒膠2或3。2乾燥速度快,3強度高,防水,但因為外層會上環氧樹酯,所以使用太棒膠2即可。
  • 三秒膠,用來黏合迴紋針與飛機木。
  • 大迴紋針數枚
  • 羊角釘
  • 橡皮筋兩條
  • 雞眼扣(用在帆布上,以便綁線固定)
  • 石膏與鉛塊(在釣具店都有會賣鉛錘,一兩5元。如果不要做bulb,可以不用買。)

工具:

  • 筆刀/美工刀與切割墊
  • 鐵尺
  • 大頭釘

注意事項:

  • 使用環氧樹脂時塗抹船體時,請帶一次性的手套,並用紙杯與便宜的油漆刷(一把5元),用完就丟棄。另外,在塗抹時,請記得在地面或桌上鋪上報紙或是保鮮膜,以免環氧樹脂滴落,將很難清理。

 

 

STEP 1:甲板(deck)一定要平。桅杆立起來才會直。

STEP 2:可以利用電鍋的蒸氣讓側邊的飛機木容易彎曲。

在船的領域,站在船尾(stern)面對船頭(bow),右邊叫做starboard,左邊為port。

  

STEP 3:插上中央板(center board),

 

STEP 4:塗抹環氧樹脂,如果想要強化船體,可上玻璃纖維布,但以這艘船來說,環氧樹脂足已。

STEP 5:插入42公分,直徑4cm的桅杆(mast),吊桿(boom)的長度為20 cm。

STEP 6:可以用風箏布、花店的防水玻璃紙當作帆布。

主帆(mainsail):、前帆(jib)

STEP 6:製作鉛錘。

以下的部分,不建議小孩進行。因為熔化鉛的過程,需要在室外通風處,危險度高,若是吸入其氣體,對身體不好。

我們利用3D列印鉛錘,然後利用石膏做翻模,用凡士林做模具與石膏的隔離,以方便取出。最後在戶外,以露營瓦斯爐加熱放在鋼杯的鉛塊(鉛的熔點327.5 °C、密度11.34 g/cm3),待成液體時,迅速倒入模具,之後使用砂紙研磨。若想要讓鉛體光滑,可以事先對3D列印出來的模具進行拋光。

 

製作帆船的過程,能引發孩子很多的好奇心,去探究為什麼?船為什麼會浮起來?船要傾斜到多少度才會翻過去?如何計算出體積?所以滿建議可以帶著孩子做看看,陪著孩子問問題、做實驗,找答案和解決方法。

 

提供檔案給各位,boat-A4-1,列印出來,貼在2mm厚度的飛機木上,小孩可以很容易使用筆刀切割下來的。

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C.K. Tseng

我是陪伴兩個孩子一起成長與學習的爸比。
學習是一種交互作用,親子之間也需要互相學習。
現在是親子共學的時代,我很享受在其中。

熱愛接觸大自然,海洋高山總是給我平靜舒壓的力量。
有數學、資工背景的我喜歡探索新知,也愛玩新科技,
一直以來身處在資訊網路業,快樂地生活著。

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