近來有桌上沙壺遊戲在香港工廈的派對場所出現,深受玩家歡迎,它和冬季奧林匹克運動會的項目「冰壺」十分相似,可以說是桌上版本,而沙壼與 STEM 有甚麼關連呢?
起源自十五世紀英國貴族推銀幣的遊戲,競賽二人站在長桌上的一端,把特製的沙壺金屬塊,有技巧地推到長桌的另一端指定區域取分,力度的控制是最有挑戰性的部分,而當中蘊藏不少 STEM 元素。
沙壼與牛頓運動
根據牛頓運動第一定律的慣性運動,物體會保持勻速直線運動狀態或靜止狀態,直到有外力迫使它改變這種運動狀態為止,而沙壺金屬塊推出後會去到某一位置便停下來,是因為有外力出現所導致,那外力是甚麼?就是沙壺金屬塊移動時,與桌面表面所產生的摩擦力與及空氣阻力,令沙壺金屬塊靜止直線運動。
為了讓桌上沙壺遊戲增加仿冰壺運動,在桌面上會加入超細小的圓形沙粒,目的的要減少沙壺金屬塊底部的面和桌面表面的接觸面,從而減低沙壺金屬塊和桌面之間的摩擦力,那些超細小的圓形沙粒同時如同滾輪的作用,有助降低能量因對抗摩擦力和空氣阻力的消耗,令沙壺金屬塊能夠依慣性運動去得更遠。
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牛頓第二定律
根據牛頓第二定律,沙壺金屬塊移動的速度和遠近,會因為用力的多少而有所改變,由於沙壺金屬塊質量不變,故此沙壺金屬塊的加速度跟所受的外力的合力成正比,而加速度的方向跟合外力的方向相同,以數學公式表示為 F=ma(F=Force 力,m=Mass 質量,a=Acceleration rate 加速率)。
感受能量轉換和傳遞
桌上沙壺遊戲玩法是每人分別有三次機會,大家輪流把沙壺金屬塊從桌上的一端推去另一端的取分區取分。如果是擲界,就當作較低分的區域,同時可以撞走對方的沙壺金屬塊,以總分最高者為勝出。
當一個沙壺金屬塊撞向另一個沙壺金屬塊時,被撞到的沙壺金屬塊會受到碰撞的衝擊力而向彈開。在整個過程中,玩家推動沙壺金屬塊的動能會傳遞到沙壺金屬塊身上,沙壺金屬塊會利用接收到的動能而移動,同時因移動時所產生的摩擦力和空氣阻力,部份動能會轉化成熱能和聲能,令沙壺金屬塊身上的動能愈來愈少,直至動能耗盡而令動沙壺金屬塊停下來。
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70、80 年代流行的的「康樂棋」就是一項技巧性的撞擊類活動,使用球桿將球打入球檯四角的洞內,以達成特定目的,打法與規則類似於撞球,當中的原理與桌上沙壺遊戲相同。不同的遊戲當中都蘊藏著不同的 STEM 元素,只要多思考當中原理,就自然會有所新發展。