核心概念
物理
工程
土木工程
水
引言
灌溉，即人為地向農作物施水，已被人類使用了數千年。古代文明在沒有現代技術或建築裝置的情況下建造了複雜的灌溉系統。你能用簡單的家庭材料設計一個灌溉系統模型嗎？試試這個專案來找出答案！
背景
灌溉系統對於在那些沒有足夠降雨來維持農作物生長的地區種植農作物至關重要。即使在靠近湖泊和河流等天然水源的地區，它們也被用來幫助在農作物中均勻地分配水。現代灌溉系統可以依靠重型建築裝置來挖掘數英里的溝渠和可以將水從地下深處抽上來的泵。電力使我們能夠透過數英里的管道在農田中分配水。
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古代文明是如何在數千年前建造灌溉系統的？他們採取了許多不同的方法。例如，他們可以將河流的自然流向轉移到他們的農作物，使用湖泊作為水庫來儲存旱季的額外用水，或者依靠重力驅動的系統來引導從山坡流下的雨水。在這個專案中，你將建造一個簡單的灌溉系統模型，使用塑膠杯和吸管，僅靠重力驅動。你能否設計一個系統，將水均勻地分配到不同的杯子中，模擬真實的灌溉系統如何將等量的水送到不同的田地？
材料
紙杯或塑膠杯（至少四個；它們的大小可以不同）
飲用吸管
橡皮泥
剪刀
美工刀或工藝刀
自來水
一位成年幫手
可以潑水的區域，如水槽、浴缸、大型塑膠盆或室外區域
如果在室內工作，用毛巾擦拭溢位的水
用於幫助壓住杯子的硬幣（可選）
準備工作
讓你的成年幫手使用刀在杯子頂部三分之一處，在杯子的兩側各切開一個小的 X 形縫隙。
再拿兩個杯子，在每個杯子的底部向上三分之一處切開一個 X 形縫隙，但要比第一個杯子的縫隙稍低（第一個杯子的縫隙應該比第二個杯子的縫隙高）。你認為為什麼洞的高度不同很重要？
步驟
將一根飲用吸管穿過第一個杯子中的每個縫隙。然後將吸管的另一端穿過其他杯子中的縫隙。
使用小塊橡皮泥在每個杯子內的吸管周圍形成密封，以防止水從周圍洩漏。
如果您難以使杯子平放，請在每個杯子的底部放一些硬幣以幫助壓住它們。
慢慢地將水倒入中心杯子。你認為會發生什麼？你可以假設這個中心杯子代表天然水源，如河流或湖泊，或接收降雨的區域。假設其他杯子代表沒有水的地方。當水到達吸管時會發生什麼？為什麼？
額外：讓這個專案成為一個工程設計挑戰。說明只告訴你如何建造一個非常簡單的灌溉系統模型，但這應該足以讓你開始。以下是一些您可以嘗試的其他挑戰。歡迎嘗試使用上面材料部分中未列出的其他材料。
你能否設計一個更大的灌溉系統，其中更多的杯子都從中心杯子接收水？你能確保當你向中心杯子倒水時，它們都能收到相同量的水嗎？
你能否設計一個“鏈式”灌溉系統，讓水從一個杯子流到下一個杯子？是否有可能使每個杯子中的水量相同？你在設計和建造這個系統中遇到了哪些挑戰？
你能否將水輸送到更遠的距離？你能否找出如何使杯子之間的距離超過一根吸管的長度？
額外：您還可以基於這個專案進行一些科學測試。如果您改變吸管的角度，使其更陡峭或更淺會發生什麼？這會改變每個杯子接收的水量嗎？如果您改變倒水的速度會怎麼樣（例如，倒水速度太快，第一個杯子在水透過吸管排出之前就裝滿了，而倒水速度很慢，水立即透過吸管排出）？
觀察和結果
當您將水倒入中心杯子時，一旦水到達吸管，它應該開始流入其他杯子。發生這種情況的原因是，重力將水拉過向下傾斜的吸管——因為您在第一個杯子上打的孔高於其他杯子上的孔。為了使每個杯子中的水量相等，中心杯中的吸管都處於相同的高度非常重要。如果一根吸管高於另一根吸管，那麼它通向的杯子將不會收到那麼多水（或者根本沒有水，這取決於你倒水的速度有多慢——如果你倒水足夠慢，所有的水都可能透過較低的吸管）。
您可能會遇到一些透過橡皮泥密封洩漏的情況，這就是為什麼最好在可以潑一些水的地方進行此專案！
此活動靈感來自：水流之路 - 水灌溉，由 eGFI 提供。
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此活動與科學夥伴合作推出
