關鍵概念
物理學
平衡
力
重力
槓桿
介紹
你見過活動雕塑嗎？不是手機——而是一種懸掛的藝術雕塑？你小時候可能在房間裡見過這樣的活動雕塑。這些活動雕塑懸掛在空中，通常由多層懸掛的平衡杆組成，這些平衡杆又懸掛著物體。當你觀察一個活動雕塑時，你可能會想知道它是如何保持平衡的——即使它在運動時也是如此。在這個活動中，你將製作自己的活動雕塑並找出答案。
背景知識
活動雕塑是可以在空氣中自由移動的懸掛式雕塑。這些雕塑不僅具有藝術性，而且也是平衡力的絕佳演示。如果你仔細觀察傳統的活動雕塑，通常會注意到它由各種水平杆組成。在每根杆上，都有用繩子連線的懸掛物體。在製作活動雕塑時，重要的是保持每根杆上的物體平衡，這樣杆才能保持水平，而不會向任何一個方向拉下。每根杆本質上都像蹺蹺板。如果你在一端放更多的重量，重力會將杆向那個方向拉下。為了平衡杆，你需要在另一側施加相同大小的 противо作用力。
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重要的不僅是物體的重量，還有它們在杆上連線的位置。您可能會注意到，並非所有物體都對稱地連線到杆上，這意味著它們與杆的支點（或中心）的距離不相等。即使是質量相同的兩個物體，如果其中一個物體比另一個物體離杆的支點更遠或更近，杆也可能會向一個方向傾斜。
只要沒有額外的力作用在其結構上，平衡的活動雕塑就會處於靜止狀態。然而，當空氣移動時，它可以推動懸掛在活動雕塑上的物體。結果，它們開始移動。這種運動會在整個活動雕塑結構中產生連鎖反應，因為它的所有部件都是連線在一起的。
你現在可能意識到，製作活動雕塑不僅需要藝術技巧，還需要一些物理學和平衡力的知識。在這個活動中，你將透過製作自己的活動雕塑來測試所有這些技能。你認為你能夠平衡其結構內的所有力嗎？
材料
厚卡紙或卡片紙（各種顏色都可以）
打孔器
筆
馬克筆
剪刀
膠帶
繩子
吸管，至少 6 根
天花板或門框（可以用來懸掛活動雕塑）（以及椅子或成人來幫助懸掛）
準備工作
在卡紙上畫出 10 個不同的形狀，你想要將它們連線到你的活動雕塑上。形狀應在形狀和大小上有所不同。
用剪刀小心地剪下不同的形狀。如果你喜歡，你可以裝飾每一個形狀。
在每個剪裁形狀的頂部中心打一個孔。
將繩子穿過打孔，打結，將繩子繫到每個形狀上。嘗試改變連線到每個形狀的繩子的長度，使它們不完全相同。
步驟
從活動雕塑的一層開始。將一根繩子繫到其中一根吸管的中心。用繩子拿著吸管，使其自由懸掛在空中。吸管是水平懸掛的嗎？如果不是，你必須做什麼才能使其水平懸掛？
一旦吸管平衡，將你的第一個形狀繫到吸管的一端。再次，用繩子將吸管舉到空中。你注意到吸管發生了什麼？
將第二個形狀繫到吸管的另一端，然後再次將吸管舉到空中。吸管平衡了嗎？為什麼或者為什麼不平衡？
透過沿吸管移動其中一個形狀來平衡吸管。你能在吸管上找到一個位置，使兩個形狀都平衡嗎？
使用第二根吸管和另外兩個形狀來構建另一個平衡結構。在吸管上平衡兩個形狀有多容易或多難？
重複上一步，直到你用完所有剪裁的形狀。
現在將所有部件組合在一起，建立一個多層活動雕塑。使用繩子將你製作的所有吸管相互連線，直到活動雕塑平衡為止。使用不同長度的繩子，使形狀和吸管不會相互碰撞。你能夠平衡你的活動雕塑中的所有力嗎？
一旦你成功地平衡了你的活動雕塑，使用膠帶或繩子小心地將其懸掛在天花板或門框上。當它自由懸掛時，你的活動雕塑會移動嗎？
小心地吹一下懸掛在活動雕塑上的其中一個形狀。你觀察到什麼？
拓展： 你使用了許多不同長度的繩子來製作你的活動雕塑。找出你用來將形狀連線到吸管上的繩子的長度是否重要。使它們都具有相同的長度，然後再使用兩種不同的長度。它會改變吸管的平衡方式嗎？
拓展： 不要在一根吸管上連線兩個不同的形狀，而是在一側放置一個形狀，在另一側放置另一根吸管。然後在該吸管上新增更多形狀（或吸管）。這是向你的活動雕塑新增更多層級的另一種方法。你可以構建多少層？
拓展： 嘗試測試不同長度的吸管。如果你將一根或多根吸管切成兩半，或者在你的活動雕塑中使用不同長度的吸管，會發生什麼變化？
拓展：你能否使用其他材料製作活動雕塑，例如木塊或其他三維物體？什麼效果最好？不同的物體會帶來哪些挑戰？
觀察與結果
你能夠平衡你的活動雕塑中的所有力嗎？這可能比你想象的要棘手。即使在繩子上平衡吸管也可能具有挑戰性。你可能已經觀察到，如果你沒有將繩子系在吸管的正中心，它會被一側拉下的程度大於另一側。為了確保吸管完全水平懸掛，作用在其兩側的向下拉力必須完全相同（如果繩子位於吸管的中心，則情況如此）。當你將一個形狀連線到吸管時，形狀的重量應該會將吸管向其連線的一側拉下。
將另一個形狀連線到吸管的另一側很可能也沒有完全平衡吸管。這是因為兩個連線件的形狀和大小可能不完全相同。較重的形狀比輕的形狀對吸管的下拉力更大。你可能可以透過將較重的形狀移動到更靠近吸管的支點（或中心）的位置來平衡吸管。
將整個活動雕塑組裝在一起可能需要一些耐心。活動雕塑可能需要大量的測試和嘗試，以弄清楚如何平衡每根吸管上的負載。你可能已經注意到，繩子的長度對吸管的平衡影響不大，因為繩子本身不是很重。當你掛起活動雕塑並吹其中一個形狀時，應該很明顯，即使是最輕微的微風，活動雕塑也會移動。空氣運動推動了形狀，即使力很小，整個活動雕塑也開始移動，因為它的所有部件都是連線在一起的。
清理
清理剩餘的卡紙、繩子和你所有的工具。你可以將活動雕塑掛在你的房間裡，或者作為禮物送人。
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