8 轉動吧!太陽系!―當行星遇上齒輪
  • 適合年齡/ 8歲以上
  • 所屬單位/ 明湖國小
  • 指導老師/ 莊秀敏、林庭米、廖婉伶、李政育
  • 類別/ 地科
  • 攤位位置/ 戶外帳篷
  • 備註/ 

    • 活動內容簡述:

    第一階段

    先展示太陽系模型的基本樣貌,探討行星大小以及與太陽的距離如何依比例透過模型呈現;

    第二階段

    探討如何利用齒輪的轉速表現八大行星的公轉週期比例;

    第三階段

    在說明我們如何設計出「分層轉動」的結構,並突破積木的限制完成模型的組裝。

    • 運用原理和操作步驟

    運用原理

    日心說 哥白尼在《天體運行論》一書,推翻地球為運行中心的宇宙觀。

    提出下述關鍵論點-

    月球繞地球 宇宙的中心不是地球,地球是月球的中心。

    太陽中心 宇宙的中心在太陽附近,地球和其他行星都圍繞著太陽轉動。

    地球自轉 每天看到天穹週期性轉動,是地球根據自轉軸每天旋轉一週造成的效應。

    地球公轉 每年看到的太陽的週期性運動,是地球繞太陽公轉所造成。

    行星順行和逆行 人們看到行星向前和向後運動,是地球和行星共同繞太陽運動的結果。

    日心體系

    哥白尼以太陽為中心的天體觀認為,宇宙中心是太陽,由內而外的行星依序分別為水星、金星、地球、火星、木星、土星和其他恆星。除了恆星不動之外,其餘的行星都在以不同的速度繞太陽轉動,靠近太陽者轉速較快,遠離太陽者轉速較慢。

    操作步驟

    1. 先以12孔超長條為基座,在最旁邊的孔洞穿入10cm長軸。
    2. 在10cm長軸穿入40齒齒輪,並排相切處放置20齒齒輪,並以3cm短軸固定軸心。
    3. 接著,以第二步驟的短軸上方架設第2層的40齒齒輪,並排相切處放置20齒齒輪。
    4. 最後,以第一二步驟為上下層架構12孔超長條鞏固為基座,並在軸上下分置大小滑輪即完成。

    實作概念

    本實作裝置運用到不同齒數齒輪帶動時產生的不同轉速,以及輪軸裝置的交替運用,形成多軸心相互變換產生轉速差異的「地球和火星公轉軌道與轉速示意模型」。

    說明:步驟三的40齒齒輪帶動20齒齒輪已先放大至2倍轉速,步驟二中的40齒齒輪其實是和步驟三的20齒齒輪同心,即形成輪軸的裝置,再去帶動20齒齒輪便又達到再放大2倍轉速,形成為原轉速4倍的效果,再從大小滑輪分別代表地球和火星的公轉軌道,來說明地球和火星之間的轉速為4倍的關係。