關鍵概念
物理學
力
摩擦力
工程學
簡介
那是帆船還是帆……車？在這個有趣的工程專案中，設計並建造一輛由風力驅動的玩具車！
背景
你可能在某個時候見過帆船——但也許沒見過“帆車”。為什麼我們沒有更多風力驅動的汽車？如果帆船想直接逆風航行，它們必須來回曲折航行。如果我們有汽車在颳風天在道路上曲折行駛，那可能不是很安全！雖然在現實生活中在道路上使用帆車可能不切實際，但建造一輛玩具帆車是一個有趣的工程專案。
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當移動的空氣推動你汽車的帆時，它會對帆施加一個力。這個力推動汽車前進。然而，這個力必須足夠大，才能克服旋轉軸中的任何摩擦力。如果你的軸不對齊或車輪搖晃，摩擦力可能會更大。你可能會認為，透過增加更大的帆，你總是可以使你的汽車行駛得更快。更大的帆會捕捉更多的空氣，因此會產生更大的力，並使汽車行駛得更快——對嗎？不一定！更大的帆也更重（它有更大的質量）。移動更大的質量需要更大的力，而且更重的汽車軸中的摩擦力也會更大。如果帆太大，甚至可能使汽車頭重腳輕而傾覆。什麼尺寸的帆效果最好？嘗試這個專案來找出答案！
材料
瓦楞紙板
卡紙或卡片紙
三根木製烤肉串籤
兩根塑膠吸管
四個塑膠瓶蓋
膠帶
剪刀
美工刀
風扇
長走廊或大房間（光滑地板效果最佳）
成人助手
準備工作
小心地剪出一塊紙板，以形成你汽車的車身。
將兩根吸管用膠帶粘在你汽車的底部，一根在每一端。確保吸管平行。
讓成人使用美工刀小心地在每個瓶蓋的中心戳一個“+”形孔。
將一根木製烤肉串籤穿過其中一個瓶蓋上的孔（請將其推離你的臉！）。
將烤肉串籤的另一端穿過其中一根吸管。
將一個瓶蓋推到與第一個瓶蓋相對的烤肉串籤的末端。你剛剛為你的汽車製作了一個帶有兩個車輪的輪軸！
重複這些步驟以製作另一個輪軸。
確保輪軸可以旋轉，並且汽車可以平穩滾動而不會卡住。如果需要，調整車輪，使其不會太搖晃。
讓成人使用美工刀小心地在紙板中間戳一個小孔。
將一根木製烤肉串籤垂直插入孔中，以形成汽車帆的桅杆。用大量膠帶將其固定在底部。如果它仍然太搖晃，你可以用一塊紙板製作一個對角支撐。
製作至少三個形狀相同但尺寸不同的帆。例如，對於矩形帆，你可以使用整張紙、半張紙和四分之一張紙。
現在你有一輛帆車和帆，可以進行測試了！
步驟
將直立的烤肉串籤穿過你最小的帆的兩端，以將其固定到位。
將你的風扇放在長走廊或大房間一端的地板上。
將你的汽車放在風扇前面，然後開啟風扇。你的汽車在停止之前走了多遠？
用你下一個最大的帆替換最小的帆，然後再次嘗試。這次你的汽車走了多遠？
嘗試使用你最大的帆。汽車是否像你預期的那樣行駛得遠？
額外內容：嘗試不同形狀的帆。什麼形狀效果最好？
額外內容：如果你有一個變速風扇，請嘗試在不同的風扇設定下進行此活動。風扇速度如何影響你的汽車行駛的距離或速度？
觀察與結果
你可能已經看到，使用最小的帆時，你的汽車啟動非常緩慢。風對小帆施加的力很小，因此可能難以克服軸中的摩擦力，使汽車能夠開始移動。使用更大的帆，汽車將更快地啟動並行駛更遠。然而，更大的帆可能會有收益遞減的情況。最終，帆可以捕捉到的額外空氣無法彌補帆增加的所有重量，因此繼續增大帆不會使汽車行駛得更遠。
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