關鍵概念
工程學
壓力
物理學
導言
你有沒有看過帆船或帆板在沒有馬達的幫助下快速航行？你正在目睹風的力量。但是從風中獲得速度完全取決於如何好好利用它。瞭解一點關於壓力如何運作的知識可以幫助你設計更好的船。然後你可以用不同的帆設計來挑戰一場呼吸動力船比賽。起錨！
背景
空氣是由稱為分子的微小粒子組成的。當你對著你的手吹氣時，你可以感覺到微風，因為你正在用你的呼吸推動空氣分子。空氣分子推動物體表面的力在科學術語中被稱為“壓力”。在這個活動中，你將親身體驗氣壓如何使物體移動。
材料
至少兩艘相似船隻的材料，例如鋁箔；泡沫塑膠箱；泳池浮條
至少兩面相似帆的材料，例如紙或泡沫工藝片
一條長而直的水上賽道（一些適用於此的物品包括注滿水的、帶蓋的乙烯基雨水槽——可以在家裝商店找到——長塑膠桶或浴缸。一大片靜止的水體，如帶有直邊的游泳池，也可以。）
吸管
工藝棒
膠帶
剪刀
水（如果需要，用於填充你的比賽場地）
一位擔任比賽裁判的人
沒有太多風的區域
秒錶
準備
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使用輕便防水的材料（例如鋁箔或泳池浮條）製作至少兩艘相同的船。為什麼船需要輕便？為什麼它們應該是匹配的？
接下來，透過將吸管或工藝棒垂直貼上到船上，或者透過小心地在泳池浮條上切開一個縫隙並將工藝棒插入，來製作桅杆。每艘船都獲得一根桅杆。
現在是設計帆的時候了！什麼形狀可能有助於船隻移動得最快？
剪下一塊輕質紙或泡沫工藝片，作為每艘船的主帆。這次不需要匹配！事實上，嘗試不同的形狀，看看哪種效果最好。
小心地在紙片的兩端戳孔，然後將帆透過孔滑到每艘船的桅杆上——或者用膠帶將它們粘在桅杆上。
可選：以你喜歡的任何方式裝飾你的船隻。
準備好賽道，準備比賽！
步驟
將第一艘船放在起跑線上，並準備好吸管，開始對著你船的帆吹氣。你認為為什麼找到一個沒有太多風的地點進行這項測試很重要？
當裁判說“開始！”時，他或她應該啟動秒錶。開始透過吸管對著第一艘船的帆吹氣。沿著賽道跟隨船隻，並在前進時對著帆吹氣，但不要使用吸管本身來推動船隻前進！當船隻到達賽道的指定終點線時，讓裁判停止秒錶。船隻到達賽道終點花了多長時間？你必須透過吸管吹多少次？你的船似乎很容易航行嗎？
接下來是時候嘗試第二艘船了！在你喘口氣後，重複該步驟。哪艘船更快到達終點線？它們的航行方式是否不同？
附加題：你可以挑戰朋友或家人進行比賽。如果你沒有兩條相同的賽道同時比賽，你們可以各自進行一次計時賽，看看誰能獲得最快的時間。除了帆或船的設計之外，在與另一個人比賽時，可能還有哪些其他變數在起作用？
附加題：你認為你的帆尺寸有多大影響？再次嘗試該活動，製作帆尺寸不同但形狀相似的船隻。多大或多小的帆最成功？你認為這是為什麼？
附加題：你能讓你的船開多快？嘗試所有不同形狀、尺寸和材料的帆。尺寸、形狀和材料的最佳組合是什麼？
[分隔符]
觀察與結果
氣壓移動船隻，因為作用在船隻一側的力比另一側更大。你吹得越用力，空氣分子移動得越快，你對船帆施加的壓力就越大。你的呼吸就像風對真船的作用一樣！
更多探索 工作原理：帆船，來自史密森尼學會
帆船的物理學，來自QUEST
帆船航行，來自PBS兒童頻道
設計和比賽船隻，來自芝加哥科學與工業博物館
本活動由以下機構合作推出：芝加哥科學與工業博物館