掌握科工行動版

導覽小助手：你好啊，小隊員！歡迎來到「科學開門」展廳，我是你的導覽小助手，這裡的大小事，問我就對了！

新進隊員：前輩好！哇，這塊紅通通的板子是什麼啊？怎麼排了那麼多根針？

導覽小助手：來，試試看，把手掌輕輕壓上去。記得要像對朋友一樣溫柔，不能拍打或撞擊喔！

新進隊員：哇！我的手形跑出來了，好像雕刻一樣耶！

導覽小助手：這就是這面「針畫板」的魔法啦，當你把手壓上去，每根小針會根據你施得力道往後退。壓得重，退得深；壓得輕，退得淺。所有針的位置組合起來，就像幫你立體掃描出形狀一樣！

新進隊員：原來是靠壓下去的方式「印」出來的喔！

導覽小助手：沒錯！你有沒有在沙灘上玩過？把腳踩進濕濕的沙裡，會留下腳印對吧？或是冬天在厚棉被上壓著壓著，也會留下你的形狀。針畫板也是這樣，當一部份的針被推進去之後，哪邊凹、哪邊凸，就會形成光影變化，我們的眼睛就會看得到形狀的輪廓。

新進隊員：咦～這樣說起來，我在玩黏土的時候，也印過我的手！

導覽小助手：不錯嘛！小隊員，很棒的聯想！這塊板不只可以印手，整個身體也能印出來！想不想試試看？

新進隊員：好啊！那我要來個超帥的動作！

Tour Guide: Hey there, Trooper! Welcome to the exhibit room called "Open Sesame"! I'm your tour guide. If you have any questions, big or small, feel free to ask me!

Young Trooper: Hi, Mister Tour Guide! Wow, what's this board? It's so red! And why are there so many pins lined up in it?

Tour Guide: Here, give it a try. Just lightly press your hand on it. Remember to be gentle, the way you would treat a friend. Don't slap it or thump it!

Young Trooper: Wow! The shape of my hand appeared in it! It looks like a sculpture!

Tour Guide: That's the magic of pin art! When you press your hand on it, each pin goes in with the same amount as the force you put on it. If you press hard, it goes in a lot. If you press lightly, it only goes in a little. When you combine the positions of all the pins, it's like they're doing a 3D scan for you!

Young Trooper: So, by pressing on it, it's like you're "printing"!

Tour Guide: That's right! Have you ever played in the sand? If you walk on wet sand, you leave your footprints in it, don't you? Or in winter, if you press down on a thick blanket, you leave your shape in it. That's how a pin art board works too. When you press down on one part of it, that part goes in, and another comes out. That makes the light and shadows look different on it, and our eyes can see the outlines of the shapes.

Young Trooper: Hey! That reminds me. One time when I was playing with clay, I also made a print of my hand!

Tour Guide: Not bad! That's a good association, Trooper! You can use this board to print more than just your hand. You can print any part of your body! Want to give it a try?

Young Trooper: Sure! I'm going to do a really cool move!

案内人：こんにちは、案内人の見習いくん！ようこそ「開け、科学の扉」のコーナーへ！ここではどんなことでも、案内人のこの私に聞けば間違いなし！

案内人見習い：先輩、よろしくお願いします！わぁ、この真っ赤なボードはなに？ピンがびっしり並んでる！

案内人：さあ、君も試してみよう。手のひらをゆっくりと当ててごらん。そう、優しくね。叩いたり、体当たりしちゃダメだよ。

案内人見習い：うわぁ、僕の手の形が浮かび上がったよ！まるで彫刻みたいだ！

案内人：それが「ピンアート」の不思議なところだよね。手を押し当てると、それぞれのピンが力を受けて後ろに下がる。強く押し当てれば、ピンは奥に押されるし、軽めに当てると、ピンの移動も小さめだ。全体を見た時、まるで3Dスキャンしたかのように、形が立体的に浮かび上がるんだ。

案内人見習い：押し当てることで、形を作り出すんだね！

案内人：そのとおり！砂浜で遊んだことはあるよね？濡れた砂の上を歩くと、足跡が残るだろう？それから、冬用のぶ厚い布団の上から力をかけると、力をかけた形がそのまま布団の上に残る。ピンアートも同じで、凸凹になったピンが光と影を作って、その形の輪郭が私たちの目に映るというわけなんだ。

案内人見習い：へ〜、そういえば、粘土に手を押し当てて、手形を作ったことがある！

案内人：やるじゃない、見習いくん、いい発想だよ！実はこのボード、手だけじゃなく、体全体の形も浮かび上がらせることができるんだ。チャレンジしてみるかい？

A君：雲霄飛球是在科學開門展示廳入口的透明櫥窗中，主要是告訴我們重力位能轉變成動能的概念，裡面以花園意象為起點，壓克力球在黃、橙、藍、綠四種不同顏色的軌道中滾動，有的球會穿越太陽的光芒，圍繞著花朵作垂直的720度大迴旋；有的會在變色龍的助力下，快速的彈射出，擊中青蛙的大肚皮。

B君：有的還會從天而降自由落體，彈跳到瓢蟲的棲息處；更有的會在類似行星軌道的圓盤上排排站，等待著其他壓克力球的加入，好累積足夠的能量，集體往前來個旋轉、律動，往下延伸！另外，有從高處掉落的壓克力球，撞擊到牛角上方的鐵盤，居然分毫不差地彈跳入洞。雖然只是不斷地重複雲霄飛球的滾動路線，還真會讓人看的目瞪口呆！

A君：其實在花園的另一邊，壓克力球滑過幾隻啄著木鼓的小鳥，順著階梯往下來到牛頓擺的專區，這時，壓克力球撞擊軌道上原有的球後停住，但最左邊的球會被彈出來。而壓克力球有時也會脫軌演出掉落到地面，這時最角落的阿基米德螺旋就會定時的把脫軌的壓克力球往上送回正常的軌道中。

B君：這一切都是遵守著「能量守恆定律」，利用不同的能量轉換，讓壓克力球能夠持續在軌道上運動。首先利用「電能」使送球機構運轉，將壓克力球送到最高點後產生「重力位能」，再將重力位能轉成「動能」，使壓克力球急速俯衝，再運用「慣性」衝上大迴旋，藉著傾斜的軌道增加向心力，使壓克力球在軌道上轉彎而不至於脫離而掉了出來。

A君：壓克力球的行進是依設計好的路線，或高、或低、或盤旋、或彈跳，這都是適當能量轉換所表現出來的。利用機構設計與結合，以壓克力球的傳導方式利用電能轉動鍊條，將壓克力球由低處載到高處滑下，這是用來說明位能與動能的轉換關係。壓克力球從地面延著垂直方向往上拋出，依照能量守恆定律，所儲存的能量與彼此的距離或相對位置有關，而且重力位能與動能所合成的總能量是不會改變的。

B君：這個展示單元熱鬧繽紛，乍看之下眼花撩亂，你一定要選定一種軌道顏色來仔細觀察壓克力球的行經路線，相信每一條路徑都有不同的驚喜與發現喲！

新進隊員：哇～這是什麼裝置啊？三條軌道長得差不多，但彎道高度好像不一樣耶？

導覽小助手：觀察得真仔細！那你猜，如果彎道外側沒有比較高起來，當球滾過去的時候會怎麼樣？

新進隊員：會……衝出去嗎！？

導覽小助手：不錯喔！轉彎時如果「向心力」不夠，速度又太快，球就會飛出軌道。所以像是賽車場的彎道，外側都會特別墊高，把一部分重力轉換成幫助轉彎的力量，車子才不會翻車喔。

新進隊員：喔～我想到之前夏天去玩滑水道的時候，轉彎的地方也會傾斜，有一些還有罩子，就算滑超快，也不會飛出去。這個原理是一樣的吧？

導覽小助手：沒錯！還有滑雪場也會這樣設計欸。不管是人還是物體，只要在彎道上高速前進，都需要靠「向心力」穩住方向。那現在～來考考你囉！三顆球同時出發，你覺得哪條軌道的球，可以最快又最穩得滾到終點？

新進隊員：剛剛說了這麼多，一定是中間有架高的吧！我要來驗證我的推理！

導覽小助手：別急～先等裝置把球送回起點，三顆都就定位才能開始喔。

新進隊員：一顆、二顆、三顆！都準備好了！

導覽小助手：好，讓我們來見真章吧！按下啟動鍵！

Young Trooper: Wow...what's this installation? It has three tracks, and they're all about the same length, but their curves are at different heights.

Tour Guide: You're very observant! Now, guess...if the outside didn't raise up, what would happen when a ball rolled down it?

Young Trooper: It would fly out!

Tour Guide: That's right! If the "centripetal force" isn't strong enough and the speed is too high when it turns the corner, then the ball will fly off the rails. It's just like the curve of a racetrack. The outside is raised up, which converts some of the gravity into a force that helps it turn, so the car doesn't roll over.

Young Trooper: Oh...that reminds me of one summer when I went to play on the waterslides. The corners were tilted, and some slides were covered, so even if we slid super-fast, we wouldn't fly out. Is that the same principle?

Tour Guide: Exactly! Some ski slopes are designed the same way. Whether it's people or objects, if you're going really fast around a curve, you rely on "centripetal force" to keep you moving steadily. Now, let me give you a test. If three balls started off at the same time, which track do you think would make the ball roll to the end fastest and steadiest?

Young Trooper: After talking about all of that, it must be the one in the middle with the high rail! I want to test my theory!

Tour Guide: Not so fast! Let's wait for the machine to carry the balls back to the starting point. Then, when all three balls are in position, we can start.

Young Trooper: One. Two. Three! All balls are ready!

Tour Guide: Okay, let's do it for real! Press the start button!

案内人見習い：うわぁ、これってなんの装置？レールが3本、長さは同じぐらいだけど、カーブのところの高さが違うよ。

案内人：よく気づいたね！じゃあ、カーブの外側を高くしなかったら、ボールが転がっていったときにどうなると思う？

案内人見習い：えっと……ボールが飛び出しちゃう、とか？

案内人：筋がいいね！ボールがカーブを通過するとき、「向心力」が足りず、しかもスピードが速すぎると、ボールはレールから外れてしまうんだ。サーキット場のコーナーでも外側を高めにしているよね？これは車が急スピードで通過するときに、重力の一部を曲がる力に転換させているんだ。そうやって、車が横転しないようにしているんだよ。

案内人見習い：なるほど〜そう言えば、夏休みにウォータースライダーで遊んだときも、カーブのところは斜めになっていて、カバーも付いていたよ。だから勢いよく滑っていっても、外に投げ出されなかったんだ。その原理と同じだよね！

案内人：そのとおり！スキー場も同じようなつくりになっているよね。人もモノも、高速でカーブを通過するときに、「向心力」がないと曲がりきれないんだ。それじゃ、ここでテスト！ここの3つのボールが同時に出発したとき、いちばん速く、いちばん安定してゴールするのは、どのレールのボールだと思う？

案内人見習い：さっきの話からすると、きっと高くなっている真ん中のレールだね！僕の答えを、今から証明してみせるよ！

案内人：おっと、まずはボールがスタート地点に戻るまで待とう。3つのボールが位置についたらスタートだ！

案内人見習い：1個、2個、3個！ボールがそろったよ！

案内人：よし、果たしてどうなるかな？ようい、スタート！

導覽小助手：小隊員，你看過風力發電機嗎？

新進隊員：我知道！它長得像超大的電風扇！

導覽小助手：外形雖然像，但它是設計來「發電」的喔！

新進隊員：喔？怎麼靠風發電啊？

導覽小助手：當風吹動葉片，會帶動裡面的發電機轉動，就像踩腳踏車一樣，把動能轉變成電能。臺灣的風力發電機大多設在西部沿海，像是雲林、彰化、苗栗，因為那裡風又強又充足。

新進隊員：難怪我在我家附近都沒看過……咦？那為什風力發電機好像都是三片葉子呢？

導覽小助手：好問題，我們自己組一臺風車試試！你可以試著調整葉片的形狀、數量和角度，比比看哪種發電效率最好！

新進隊員：我要把全部葉片都裝上，一定最厲害！

導覽小助手：要記得觀察數值喔～

新進隊員：咦？怎麼那麼慢，發電量還比較少？

導覽小助手：葉片太多會變重、阻力也會變大，這樣反而轉不快。現在的風力發電機，也是經過無數次的測試，才發現原來三片葉子，在效率、穩定性跟成本之間，能取得最佳平衡！

新進隊員：那我要再試試看不同組合，一定要發出最多的電！

Young Trooper: Really? How can you generate electricity with wind?

Tour Guide: When the wind blows the blades, it drives the generator inside, making it rotate, just like pedaling a bicycle. This converts kinetic energy into electrical energy. Most of Taiwan's wind turbines are located along the western coast, in places like Yunlin, Changhua, and Miaoli, because there's plenty of strong wind there.

Young Trooper: No wonder I've never seen any near my home. Hmm...why do all the wind turbines seem to have three blades?

Tour Guide: That's a good question. Let's put together our own windmill and try it out! You can try adjusting the shape of the blades, or their number, or their angles. Then compare which kind generates electricity the best!

Young Trooper: I want to put all the blades on it. That must work great!

Tour Guide: Remember to look at the power read-out.

Young Trooper: Huh? Why is it so slow? And why does it generate less electricity?

Tour Guide: Too many blades make the windmill heavier, and it increases resistance. That actually makes it turn more slowly. Today's wind turbines have gone through countless tests, and people discovered that three blades achieve the best balance between efficiency, stability, and cost!

Young Trooper: Then I'm going to try some more combinations. I'll definitely figure out how to generate the most electricity!

案内人：見習いくん、風力発電機を見たことはあるかな？

案内人見習い：うん！大きな扇風機みたいなあれでしょ？

案内人：確かに、見た目は扇風機に似ているけれど、風力発電機は「発電」をするための装置なんだよ。

案内人見習い：そうなの？でも、風でどうやって電気がつくれるの？

案内人：ブレードと呼ばれる羽根が風を受けて回転すると、その回転が中にある発電機に伝わって、発電機を動かすんだ。これは自転車に乗るとき、ペダルに踏み込んだ力が、自転車を前進させる動力に変わる仕組みと同じだよ。これによって発電機が回り、電気が生み出されるというわけだ。台湾の風力発電機の多くは、雲林や彰化、苗栗など、西部の沿岸地域に設置されているよ。いつも強い風が吹いているエリアだね。

案内人見習い：だからうちの近くにはないのか……そう言えば、風力発電機の羽根って、なんで3枚なの？

案内人：いい質問だ！それじゃ、実際に風車を作って試してみよう。羽根の形や数、それから羽根の角度を調整しながら、いちばん発電効率のよい組み合わせを見つけてみよう！

案内人見習い：羽根を全部付けたら、きっとすごいぞ！

案内人：数値を確認するのも忘れずにね。

案内人見習い：あれ？回転が遅い。しかも発電量がちょっとしかない…

案内人：羽根の数が多すぎると、重くなるし、抵抗も大きくなってしまう。だから、逆に回転が遅くなってしまうんだ。今の風力発電機は、何度も試験を繰り返して、発電効率、安定性、コストのバランスがもっとも取れていたのが「羽根3枚」だった、というわけなんだ。

案内人見習い：そうだったんだね！今度は違う組み合わせで、最高の発電量が出せる風車をつくってみせるよ！

新進隊員：好多籃框喔，是要投籃嗎？

導覽小助手：先別急！來考你一題：你覺得，投籃的時候。要讓球飛得又高又遠，最重要的是什麼？

新進隊員：嗯……應該是力氣吧？像我爸，超有力，一丟就丟很遠！

導覽小助手：力氣確實很重要，但還有一個關鍵——角度！球投出去的時候，會畫出一條彎彎的「拋物線」。你知道嗎？最理想的角度，就是45度！

新進隊員：45度？為什麼？

導覽小助手：你實際操作看看就會知道，動動這臺發球機的把手吧。

新進隊員：喔！上下角度可以調整耶！

導覽小助手：沒錯，這臺機器可以讓你測試，不同的仰角，球會怎麼飛。發球機仰角小，球會掉得快；仰角太大、接近垂直，也飛不遠。所以45度，剛剛好能讓球飛得最遠！

新進隊員：我來試試……咦，真的耶！角度調太高，球竟然掉在我前面！喔～這讓我想到上一次跟家人去釣魚的時候，釣竿甩太高，魚餌反而飛不遠！

導覽小助手：還有打高爾夫球也是！不同球桿會產生不同仰角和飛行弧線。好啦，暖身結束，準備挑戰囉！你有沒有發現，不同籃框分數不一樣？找出最完美的拋物線，在限時內衝高分吧！

Young Trooper: There are so many baskets! Am I supposed to toss balls into them?

Tour Guide: Don't be in such a hurry! First, let me ask you a question: When you throw a ball, what do you think the most important thing is to make it fly high and far?

Young Trooper: Umm...I guess it's strength? My dad is really strong, and he can throw a ball really far!

Tour Guide: Strength matters a lot, that.s true! But there's something even more important—angle. When you throw a ball, it draws a curved line, called a "parabola." Did you know that the ideal angle is 45 degrees?

Young Trooper: 45 degrees? Why?

Tour Guide: Try it for yourself, and you'll see. Move the handles of this ball-pitching machine.

Young Trooper: Oh! You can change the angle up and down!

Tour Guide: That's right! With this machine, you can test how a ball flies at different "angles of elevation." If the pitching machine is at a really low angle, the ball will fall down right away. If the angle is too high, it will go almost straight up, but it won't go very far. So, 45 degrees is the angle that makes the ball fly the farthest!

Young Trooper: Let me try...oh, it's true! If the angle is too high, the ball falls right in front of me. That reminds me of when I went fishing with my family. When I cast the fishing line up too high, the bait didn't go very far at all!

Tour Guide: The same thing happens in golfing. Different golf clubs produce different angles of elevation and different arcs of flight. Okay, the warm-up is over. Get ready for the challenge! Have you noticed that different baskets have different scores? Find the perfect parabola, and try to hit the top score within the time limit!

案内人見習い：うわ～、ゴールがたくさんあるよ。シュートするゲーム？

案内人：まぁまぁ、そう急がずに！まずはひとつ、テストだ。ボールをできるだけ高く、遠くに投げるためには、何がいちばん重要だと思う？

案内人見習い：うーん……力なんじゃないかな！僕のパパ、すごい力持ちだから、遠くに投げれるんだ！

案内人：力も確かに必要だけど、実はもっと重要なポイントがあるんだ――それが角度だ！ボールを投げると、空中でカーブを描くよね。これを「放物線」と言って、実はいちばん遠くまで飛ばすのに理想的な角度が45度なんだ！

案内人見習い：45度？なんで45度なの？

案内人：実際にやってみると分かるよ。このシューターの取っ手を動かしてごらん。

案内人見習い：あ、上下に動かせる！

案内人：そう！このマシンは、いろんな角度でボールを飛ばすことができるんだ。角度が低すぎると、ボールはすぐに地面に落ちてしまうし、逆に角度が高すぎたり、直角に近かったりすると、ボールは遠くに飛ばない。ボールをいちばん遠くに飛ばす角度が、ちょうど45度なんだ。

案内人見習い：僕も試してみる……あ、ほんとだ！角度が高すぎると、すぐそこに落ちちゃう。だからか……この前、家族と釣りに行った時、釣り竿を高く振り上げ過ぎちゃって、餌を遠くに飛ばせなかったんだよね。

案内人：ゴルフも同じだ。ゴルフクラブにはいろいろあって、それぞれボールを飛ばす角度が違うんだ。さぁ、仕組みが分かったところで、実際に挑戦してみよう！ゴールに得点が書かれているだろう？最高の「放物線」で、制限時間内に高得点を出してみよう！

導覽小助手：小隊員，你想過嗎？當火箭升空的時候，火箭明明是往上飛，底下的燃料卻是往下噴，這是怎麼回事呢？

新進隊員：咦！對耶？往下噴氣，火箭怎麼會往上衝啊？

導覽小助手：來～讓我用這個「空氣火箭」示範給你看！你看到那個寶特瓶了嗎？把瓶口壓在這個裝置的噴嘴上。

新進隊員：好！馬上來！咦？這是在充氣嗎？

導覽小助手：沒錯，現在～放開寶特瓶！

新進隊員：哇～飛出去了耶！

導覽小助手：哈哈，當你放開時，瓶子裡的空氣也會快速往外衝出來。這時，空氣給了一個往外的力，同時也給瓶子一個「方向相反、大小相等」的反作用力！這就是牛頓第三運動定律！

新進隊員：喔～那按照牛頓第三運動定律，如果火箭的燃料往上噴，反而就會往下掉了囉！

導覽小助手：完全正確！火箭能往上衝，就是靠燃料向下噴出產生的反作用力。這個定律，生活中處處都在發生喔！
新進隊員：真的嗎？我也在使用反作用力？

導覽小助手：你走路的時候，當腳施力往後踩，地板就會同時「推你一把」，你才能順利往前走～這，就是反作用力在發功呢！

新進隊員：哇！原來牛頓第三運動定律無時無刻都在我的腳底發生！

Tour Guide: Trooper, have you ever thought about this? When a rocket lifts off, it flies up, but the fuel underneath it shoots down. What's going on here?

Young Trooper: Hey! You're right. If the fuel shoots down, how can the rocket go up?

Tour Guide: Here, let me use this "air rocket" to show you how it works! Do you see that plastic bottle? Press the mouth of the bottle against the nozzle of this machine.

Young Trooper: Okay! I'll do it right now! Huh? Is it filling up with air?

Tour Guide: Yep. Now, let go of the rocket!

Young Trooper: Wow! It flew off!

Tour Guide: Ha ha! When you let go, the air in the bottle rushes out fast. The air has a force going out, and the bottle has a reaction force. "For every action, there is an equal and opposite reaction." That's Newton's Third Law of Motion!

Young Trooper: Oh! So according to Newton's Third Law of Motion, if the rocket fuel shot up, then the rocket would go down.

Tour Guide: That's absolutely correct. When a rocket flies up, that's a "reaction force" to the fuel shooting down. This law happens everywhere in life.

Young Trooper: Really? Do I use "reaction force" too?

Tour Guide: When you walk, you push backward with your foot, and at the same time, the floor pushes you. That's how you end up moving forward. It's the result of a reaction force!

Young Trooper: Wow! So, Newton's Third Law of Motion takes place under my feet all the time!

案内人：さて、ロケットが空に打ち上げられるとき、ロケットは上へと飛んでいくのに、燃料は下に向かって噴射されているよね。なぜだか分かるかな？

案内人見習い：言われてみれば、そうだね！燃料は下に向かって噴射しているのに、ロケットはなんで反対側に飛んでいくんだろう？

案内人：じゃあ、この「エアロケット」を使って説明してあげよう！ ペットボトルがあるのが見えるかな？まずは、ペットボトルの口をこの装置のノズルに押しつけて。

案内人見習い：うん、やってみる！あ……これって空気を入れてるの？

案内人：そのとおり！それじゃ次に、ペットボトルを放してごらん。

案内人見習い：うわ～、飛んでった！

案内人：アハハ、手を放した瞬間、ペットボトルの中の空気が勢いよく後ろに噴き出したんだ。この時、空気は外に向かって出る力となったけど、同時に「逆方向の、同じ大きさの力」が働いて、ペットボトルが前に飛び出したというわけだ。これは「反作用」といって、ニュートンの第3の法則だよ。

案内人見習い：なるほど〜！もし逆に燃料を上向きに噴出すると、ニュートンの第３の法則からして、ロケットは下へ落っこちるってことだよね！

案内人：そのとおり！ロケットが上に進んでいけるのは、燃料が下向きに噴出して、反作用の力が上向きに働くからなんだ。この法則、実は普段の生活にもよく見られるんだよ。

案内人見習い：そうなの？僕も反作用の力を使ったりしているの？

案内人：例えば歩くとき、足で地面を後ろに蹴るよね？この時、地面が同じ力で体を前に押し出してくれるから、前に進めるんだ。これも「反作用」の力だよ。

案内人見習い：へぇ、ニュートンの第3の法則って、僕たちが歩く時も起こっていたんだ！

導覽小助手：嘿，小隊員，你覺得自己的反應快不快啊？

新進隊員：嗯……跟我妹妹相比，有時候會慢半拍，哈哈。

導覽小助手：那，你想讓反應力變快嗎？多練習就可以達成喔！

新進隊員：我要練！我要練！啊，可是要怎麼練？

導覽小助手：讓我們走進「反應力測試隧道」！按下啟動鍵後，裡面的按鈕就會亮起，只要在燈暗掉之前趕快按下去，就能得分喔！

新進隊員：好刺激！可是……這樣反應力就會變快？為什麼？

導覽小助手：這就跟大腦的機制有關啦！每次你看到燈亮，大腦會立刻告訴手：「快按！」就像接力活動，訊號從眼睛傳到大腦，再傳給手。這時候，就是靠我們的「神經系統」在傳遞訊息喔！

新進隊員：哇！所以……神經系統可以透過訓練變強大？

導覽小助手：沒錯！那些在運動場上反應超快的選手，也都是這樣鍛鍊出來的。反應力測試隧道有三個等級的關卡，燈亮燈暗的時間會越來越短，越後面越刺激！趕快挑戰、鍛鍊一下吧！

新進隊員：太酷了，馬上開始！

Tour Guide: Hey, Trooper, do you think you have quick reactions?

Young Trooper: Hmm... Sometimes I'm half a beat slower than my sister. Ha ha...

Tour Guide: Would you like to make your reactions faster? If you train, you can!

Young Trooper: Sure! I'd like that! But how?

Tour Guide: Let's step into the "Reaction Test Tunnel"! Press the start button, then the buttons inside will light up. If you press a button before the light goes off, you'll score a point!

Young Trooper: That's exciting! But will my reactions really get faster? Why?

Tour Guide: It has to do with how your brain works. Every time you see a light turn on, your brain immediately tells your hand, "Press it!" It's like a relay race. The signal travels from your eyes to your brain, and then to your hands. It's your "nervous system" that's transmitting the message.

Young Trooper: Wow! So, the nervous system grows more powerful if you train it?

Tour Guide: That's right! In sports, the athletes with super-fast reactions get that way by training. The "Reaction Test Tunnel" has three different stages. In each stage, the lights stay on for a shorter time before they turn off. The longer you go, the more exciting it gets! Go ahead, take the challenge, and train your brain!

Young Trooper: Cool! Let's get started!

案内人：さて、君は自分の反射神経はいい方だと思う？

案内人見習い：うーんと……妹と比べると、ちょっと遅かったりするかな、エヘヘ～。

案内人：それなら反射神経を鍛えてみよう！実は練習で反射神経は鍛えられるんだ！

案内人見習い：する！練習する！でも、どうやって？

案内人：よし、この「反射力チャレンジ」のトンネルに入ってみよう！スタートボタンを押すと、トンネル内のライトが点灯するから、灯りが消える前に急いでボタンを押すんだ。成功すればポイントがもらえるよ！

案内人見習い：楽しそう！でも……それでどうして反射神経がよくなるの？

案内人：それは脳の仕組みと関係があるんだ。ライトが光ると、まず目がそれを見て、脳に信号を送る。すると今度は脳が「押せ！」と“手”に指令を出す。言ってみれば、信号のリレーみたいなものだ。そして、その信号を伝える役目を果たしてるのが「神経系統」なんだよ！

案内人見習い：へぇ！つまり……神経系統は訓練で鍛えられるってこと？

案内人：そのとおり！アスリートたちの素早い反応も、訓練を通じて鍛えているんだ。この「反射力チャレンジ」には3つのレベルがあって、ライトの点灯時間がどんどん短くなっていくから、最後の方はドキドキだよ！さぁ、さっそく挑戦して、反射神経を鍛えよう！

案内人見習い：面白そう！僕も挑戦してみる！

導覽小助手：小隊員，你看過那種不用釘子、不用上膠，卻能穩穩站著的橋嗎？

新進隊員：蛤？這樣怎麼可以蓋橋？！真的有這種橋嗎？

導覽小助手：哈哈～這就是力學的魔法啦！這種橋叫做「拱橋」，它的祕密就在於——擠在一起！你有搭過超級擠的公車嗎？

新進隊員：有啊，放學搭的那班車就超級擠，大家像沙丁魚一樣！

導覽小助手：那你有沒有發現，因為擠得很緊，反而不容易跌倒？

新進隊員：咦！對耶～明明站著也不太會晃！

導覽小助手：拱橋的原理就是類似這樣喔！石塊排成弧形，靠每個石塊之間的摩擦力撐住彼此，再加上橋梁兩側的支撐力，還有石塊本身重量產生的重力，三股力量互相平衡，就形成了「靜力平衡」，橋就能穩穩地搭起來囉！

新進隊員：哇！那臺灣也有這種橋嗎？

導覽小助手：有喔！像新竹的東安古橋就是，它已經快滿100歲了啦～國外的話，像法國的加爾橋，更是大約2000年前就留下來的拱橋輸水道呢！

新進隊員：我也想自己搭一座拱橋！

導覽小助手：來，這邊準備了拱橋積木組，讓你自己動手搭看看。搭好後抽出底座，還能走上去親自感受拱橋的穩定力量喔。記得小心慢慢走，別踩歪囉！

Young Trooper: Huh? Is that even possible? Are there really bridges like that?

Tour Guide: Ha ha...that's the magic of mechanics! A bridge like that is called an "arch bridge." Its secret lies in being "all bunched together"! Have you ever ridden a super crowded bus?

Young Trooper: Yeah. The bus after school is super crowded. Everyone is packed in like sardines!

Tour Guide: So have you ever noticed that because you're all bunched together, it's actually hard to fall over?

Young Trooper: Hey! You're right. When we're standing, we don't sway much at all!

Tour Guide: The principle of an arch bridge is very similar. The stone blocks are lined up to form an arch shape. They're held up by the friction between each block, plus the supporting force from both sides of the bridge, and also the gravity from the weight of the blocks themselves. The three forces come together to form a "static balance." That's what allows the bridge to stand firm!

Young Trooper: Wow! Are there any bridges like that in Taiwan?

Tour Guide: Sure! For instance, there's the Old Dong'an Bridge in Hsinchu. It's almost 100 years old. And overseas, in France, the Pont du Gard is an aqueduct bridge with arches. It was built about 2,000 years ago!

Young Trooper: I'd love to build an arch bridge myself!

案内人：ところで、釘も接着剤も使っていないのに、しっかりと立っている橋を見たことはある？

案内人見習い：え、そんなのムリだよ！まさかそんな橋があるの？

案内人：アハハ、これが力学の魔法だ！こういった橋は「アーチ橋」と言って、その秘密は……押しくらまんじゅうにある！混んでいるバスに乗ったことはあるかな？

案内人見習い：うん、学校から家に帰る時に乗るバスがいつもぎゅうぎゅうで、もうすし詰め状態！

案内人：でも、ぎゅうぎゅうだと、逆に倒れずに安定して立っていられるよね？

案内人見習い：言われてみれば、バスの中で立っているのに、あんまり揺れてなかったかも。

案内人：アーチ橋も似たような仕組みなんだよ。石をカーブ状に並べると、石と石の摩擦力で支え合い、これに両側の支える力と、石の重みによる重力が加わると、3つの力のバランスが取れて、「静的平衡」という安定した状態になる。だから橋も安定して立っていられるんだね。

案内人見習い：そうだったんだ！台湾にもアーチ橋ってあるの？

案内人：もちろん、あるよ！例えば新竹の東安古橋は、もう築100年近くのアーチ橋だ。海外だと、フランスのポン･デュ･ガールが有名で、なんと2000年前に建造されたアーチ構造の水道橋なんだ。

案内人見習い：アーチ橋、僕もつくってみたい！

A君：哇塞！這真是一個神奇的「隱身桌」呀！當你繞道牆後面，來到桌子前面時，別人看到你的腳竟然不見了，下半身也全都看不到了，怎麼會這樣呢？
B君：哎喲!請你要仔細看，桌下有兩塊鏡面玻璃，將兩片玻璃鏡的背面合拼成為直角，就像張開的書本那樣直立在桌下，而且把兩片鏡子的夾角調整為270度，再靠著玻璃鏡面的光學反射與折射的效果，把背景牆面連續重複的圖案，構成兩邊對稱的方式疊在一起，讓你眼睛有視覺差異，產生錯覺罷了。
A君：蛤！就這麼簡單，我們乍看之下，就像下半身不見了，原來身體只是被玻璃鏡面擋住而已！別人都說眼見為憑，說穿了這都只是一種光學障眼法的魔術罷了！

A君：你的手能產生電流嗎?在桌上，分別有鋁盤及銅盤在左右兩邊各擺著一套，請試著將左右手分別放在不同邊的不同金屬盤上，看看上面電錶的指針有沒有擺動，就能知道你來不來電囉！

B君：這是因為手上的汗水就像是電池裡面的電解酸液，當手與鋁盤及銅盤兩種不同活性的金屬盤接觸時，會產生高低電位差，電流會經過你的手上傳導，由電位高的鋁盤子，再流向電位低的銅盤，此時安培計的指針就會擺動。

A君：沒錯！不同人會有不同的導電體質，藉由銅盤或鋁盤做導電介面，經由人的手接觸面積大小或是產生手汗多寡程度，會產生不同大小的電流，指針擺幅越高就表示你的電流越強喲！

新進隊員：哇～這個圓圓的軌道裡有一臺車耶，是要來比賽嗎？

導覽小助手：沒有～沒有～這臺小車，是用來模擬一種叫做「粒子」的東西。

新進隊員：粒子？那是什麼？

導覽小助手：粒子是構成萬物的最小單位，就像蓋房子的積木，每個結構都是由它組成的。這臺車就是在「模擬粒子」，你先按下啟動鍵，讓它動起來。

新進隊員：動了！動了！可以讓它衝更快嗎？

導覽小助手：想加速？得靠你自己來！看到軌道上的兩個「加速點」了嗎？當車子一經過，你就按下「同步加速」鈕，幫它補充能量。

新進隊員：好緊張，我按了！哇！真的加速了耶！咦，剛剛慢了一點，它變慢了……

導覽小助手：對啊！加速時機不對，車子就會慢下來，甚至停住喔。

新進隊員：那它怎麼能一直繞圈圈，不會飛出去啊？

導覽小助手：這就得靠「向心力」啦！圓心裡有個大磁鐵，像看不見的手，把小車拉著轉。
新進隊員：好像洗衣機脫水耶，衣服也會因為向心力被拉著轉！

導覽小助手：沒錯，生活裡其實藏了好多物理原理喔！再試一次吧，看你能讓它跑幾圈！

Young Trooper: Look! There's a car on this round track. Is there going to be a race?

Tour Guide: No...this car is used to imitate something called a "particle."

Young Trooper: A particle? What's that?

Tour Guide: Particles are the smallest units that make up everything in the universe. They're like the building blocks that make up a house. Every structure is made up of them. This car is "imitating a particle." First, you press the start button to make it move.

Young Trooper: It's moving! Yeah! Can you make it go faster?

Tour Guide: You want to make it accelerate? You have to do that yourself! Do you see the two acceleration points in the circle? At the exact moment when the car passes by them, you have to press the acceleration button to give it more energy.

Young Trooper: I'm so nervous. I pressed it! Wow! It really did speed up! Oh...just now, I was a little too slow, and the car slowed down...

Tour Guide: Right! If the timing of the acceleration isn't right, the car will slow down or even stop.

Young Trooper: How come it keeps going round and round, without ever flying out?

Tour Guide: It relies on "centripetal force"! In the center of the circle, there's a big magnet. It's like an invisible hand, pulling the car and making it turn.

Young Trooper: That's like when a washing machine spins—it turns the clothes with centripetal force.

Tour Guide: Exactly. Lots of principles of physics are hidden inside daily life. Try it again. See if you can make it go around a few more times!

案内人見習い：うわ～、円の中に車があるよ！これってカーレース？

案内人：いやいや、この車は「粒子」という物質に見立てたものなんだ。

案内人見習い：粒子ってなに？

案内人：粒子は、すべての物質をつくっている最小の単位なんだ。たとえて言えば、積み木で家をつくったときの、一つひとつの積み木のような存在だよ。この車は、その「粒子」をイメージしたものなんだ。それじゃ、スタートボタンを押して車を走らせてみよう。

案内人見習い：あっ、車が走り出したよ！もっと速く走らせることはできないの？

案内人：それは君の腕しだいだ！円の中に「加速ポイント」と書かれているのが見えたかな？車がそこを通過するタイミングで「同時加速」のボタンを押すんだ。すると車にエネルギーが補給され、スピードがアップするぞ。

案内人見習い：なんか緊張するなぁ……今だ！あっ、車が加速した！あれ、今度は押すタイミングが遅かったからかな、スピードが落ちていくよ……

案内人：そうなんだ。加速させるタイミングを間違えると、車はゆっくりになって、止まってしまうこともあるよ。

案内人見習い：じゃあ、ずっと回り続けられるのはなんで？どうして円から飛び出したりしないの？

案内人：それは「向心力」という力が働いているからだよ。この円の中心には大きな磁石があって、見えない手のように、車を内側に引っ張っているんだ。

案内人見習い：洗濯機の脱水のときも、服が向心力に引っ張られて回り続けるよね！

案内人：そうだね。私たちの身の回りにも、物理の法則がたくさん隠されているんだよ。さあ、もう一回チャレンジしてみよう！今度は車を何周させられるかな？

A君：看過「電流急急棒」的挑戰節目嗎？這一關不只測試你的反應力，還考驗你手的平衡感，看看妳的手是不是很會ㄘㄨㄚˋ，如果不小心碰到金屬彎道或機關，你就會聽到警報聲響起喔！

B君：這個單元的原理很簡單，就是電的通路與斷路。電源的兩極分別是金屬彎道或機關以及手握的探針，所以當探針碰觸到金屬彎道或機關時，線路就形成了通路狀態，線路中的警報器也會因為電流流通而響起聲音。

A君：沒錯！就是利用遊戲的過關機構來設計，訓練你的平衡力與協調感，並測驗你的反應力快慢，必須要在限時時間內完成，不能碰觸金屬彎道或機關，才能順利過關。當你手拿探針一端連接到電池一極，另一極連到金屬彎道與機關上，當你碰到彎道或機關時，整個線路構成通路，警報的蜂鳴器也就會響起。

B君：記得！手握好金屬探針，在彎彎曲曲的路徑中移動，不要觸碰機關及彎道哦，否則驚人的警報聲響起，就表示你被淘汰出局了！趕快現場挑戰一下吧！

A君：這是「一雙眼睛」的展品，你知道眼睛內的水晶體能為我們做了那些事呢？

B君：其實，水晶體能調整光線的焦點，讓光線傳到眼睛後方的視網膜細胞，而對光產生反應，並傳送訊息給腦部做進一步解讀。

A君：而且，眼睛無法同時對遠與近的物體做正確對焦，兩眼會各自捕捉影像，傳至大腦做比較分析距離及大小，再組合成3D空間立體影像。

B君：也就是說，看周遭的景物，兩眼間有一定的寬度作為觀察的基線，觀察近的物體，它與兩個眼睛的夾角比較大，所以覺得比較近；相反的，觀察距離比較遠的，它與兩個眼睛夾角小的， 就會覺得比較遠。

A君：這樣就可以區別兩個物體的距離，但是如果都很遠，像天上的星星一樣遠，那就不知道誰比較近或是比較遠囉！

導覽小助手：嘿！小隊員，你知道為什麼下雨後，水窪裡會出現天空的倒影嗎？

新進隊員：呃……這題難倒我了。

導覽小助手：沒關係，你可以想像一下，天空中的陽光射出光線時，就像你丟出去的皮球，原本直直往前衝，結果碰到牆壁就「碰！」地彈回來了！

新進隊員：咦？光也會像皮球一樣彈回來喔？

導覽小助手：沒錯！這種現象就叫做「反射」。

新進隊員：喔～所以……水窪就像牆壁，光線打到水面，再反射進我們的眼睛，我們才會看到倒影，對吧？

導覽小助手：不錯喔，一點就通！而且光線反射的時候，還有一個超酷的規則，叫做「入射角等於反射角」，也就是說，光線射進來的角度，會等於它反彈出去的角度喔。

新進隊員：這樣我也可以控制光線走的路線嗎？

導覽小助手：完全可以！前方這個裝置就能讓你試試看～
新進隊員：哇！這裡有好多旋轉鈕，轉一轉，檯面上的鏡子也會一起動耶！

導覽小助手：沒錯！你的任務是調整鏡子的角度，讓光線透過反射，避開障礙物，通過更多目標點。看看你能不能在限時內完成指定的連線！

新進隊員：沒問題！我一定要成為光線大師！

Tour Guide: Hey, Trooper! Have you noticed that after it rains, you can look at a puddle and see an image of the sky? Do you know why?

Young Trooper: Uh... I'm not really sure.

Tour Guide: Well, I'll tell you. Just imagine that the sun, when it shines in the sky, is like a rubber ball that you throw. At first, it goes straight ahead, but then it hits a wall and "boom!" It bounces back!

Young Trooper: What? Light bounces like a rubber ball?

Tour Guide: That's right! This phenomenon is called "reflection."

Young Trooper: Oh. So...puddles are like walls, and when light hits the surface of the water, it bounces back into our eyes. That's how we see the reflection, right?

Tour Guide: That's completely right! And when light is reflected, it follows a super cool rule that goes like this: "The angle of incidence is equal to the angle of reflection." That means, whatever angle the light has when it hits a surface, it has the exact same angle when it bounces back!

Young Trooper: Can I control the path that the light takes?

Tour Guide: Absolutely! This device in front of you will allow you to choose a path and see what happens.

Young Trooper: Wow! There are a lot of knobs here, and when you turn them, the mirrors on the table move too!

Tour Guide: Right! Your mission is to adjust the angles of the mirrors so that the light reflects off them in the right way. Try to make the light avoid the obstacles and pass by the largest number of target points. Let's see if you can complete the designated connections within the time limit!

案内人：雨上がりの水たまりに、空が映り込むのはなぜだろう…って考えたことはあるかな？

案内人見習い：え？えーっと、うーんと……

案内人：なら、空から差し込む太陽の光を「ボール」にたとえてみよう。前に真っ直ぐ投げたボールが、壁に当たって「ポーン」と跳ね返ってきたこと、あるよね？

案内人見習い：え？光もボールみたいに跳ね返るの？

案内人：そうなんだ！このような現象を「反射」というんだ。

案内人見習い：へぇ、そうなんだ。ってことは、水たまりは「壁」で、光が水面にぶつかって、反射したものが僕たちの目に届く、ってことなんだね！

案内人：そのとおり、理解が早いね！それからもう一つ、光の反射には「反射の法則」という、とても面白い決まりがあるんだ。それは「入射角」と「反射角」が必ず同じになるという法則で、簡単に言えば、光が入ってくる角度と、出て行くときの角度が同じになるということだよ。

案内人見習い：じゃ、光の入っていく角度って、自分で変えられるの？

案内人：もちろん！目の前のこの装置で試してみよう。

案内人見習い：うわぁ、ノブがたくさん付いてる！回すと、中の鏡も一緒に動くよ！

案内人：そのとおり！今からやってもらうのは、鏡の角度をうまく調整して、障害物をよけながら、反射した光をより多くのポイントに当てることだ。制限時間内に、指定されたルートに光を繋げられるかな？

案内人見習い：任せてよ！僕、光のマスターになるんだ！