STEAM足迹：玩具弓箭的奧妙
【明報專訊】經過Will改良的玩具弓箭Hyper Strike可讓玩家輕鬆將箭射到76米以外，無論慣用左手還是右手的玩家都不會覺得不稱手。當中的巧妙之處及背後原理到底是什麼？
弓箭新玩法
傳統弓箭呈半圓形，弓弦設置在後方，但Will設計的玩具弓箭Hyper Strike卻是W形，弓弦亦位於弓的前方；射箭時只需把弦向後拉，然後放手便能把箭射出，方式與傳統弓箭大同小異。
Hyper Strike射箭的原理與傳統弓箭一樣，當我們把弓拉開時，弓臂向內彎曲，弓和弦開始儲存能量，稱為勢能。只要把扣弦的手一鬆，勢能就會轉為動能，讓弓弦把箭推出去。這種勢能亦稱為「彈性勢能」，弦或橡筋拉得愈長，彈性勢能和動能便愈大，箭亦能推得更遠。
由於是玩具弓箭，為滿足小朋友的需要，Will分別在上下弓臂加上兩個滑輪，使玩具弓箭跟坊間利用滑輪以省力的複合弓相似，透過槓桿原理，讓玩家拉弓時更省力。
弓臂上的滑輪透過槓桿原理令玩家射箭更省力。當玩家拉弓時，滑輪是支點，弓弦綁在弓臂的位置是重點，拉弓位置便是力點，弓弦拉得愈長，力點跟支點的距離就愈比重點與支點的距離長，玩家便更省力。
在上下臂增設多一個滑輪能協助玩家帶動弓臂中間的滑輪，減少拉弓所需力度，更容易把弓弦拉後，令箭射得更遠。
■知多點
槓桿原理
槓桿是指放在一個支撐點上的硬棒，在槓桿上施力的位置，稱為力點；支撐點稱為支點；槓桿負荷的位置，即放置物件的地方，稱為重點。當力點與支點的距離，比重點與支點的距離長，便能以較小力量，提起負荷物。(圖c)
箭羽增準繩度
要射中目標，除了訓練眼界和手感，我們還能靠箭尾上的配件幫助，讓箭不會偏離目標。Hyper Strike的箭尾有羽毛狀的膠片(圖d)，它並不是箭矢的裝飾，而是取代傳統弓箭的羽毛，協助我們把箭射直。
沒有箭羽的箭尾會受周邊的空氣流動影響致不穩定往上揚，繼而令箭偏離瞄準的方向。加裝了尾翼的箭尾可阻擋迎面而來的氣流，並控制空氣的流向，穩定箭身，讓箭不容易偏移，準確地擊中目標。
兩款箭頭 兩款玩法
瞄準目標射靶，考驗眼界固然有趣，但不能忽略安全。傳統弓箭的箭頭鋒利，一旦擊中別人會造成傷亡，十分危險。Will設計兩款箭，一款箭頭是吸盤，用於射靶，射到平滑的牆身或玻璃等地方時能長時間吸着，只需輕輕一拔，便能不留痕迹地把箭拿掉。
另一款箭頭平滑，由於箭頭由EVA塑膠製成，即平常膠拖鞋使用的物料，柔軟度高，跟橡膠一樣富有彈性，「打到人會痛，但不會受傷」。Will又說此箭可發出聲響，他示範射箭時只聽到「咻」的一聲，伴隨着箭在空中飛過，原來每射一箭都會發出聲音。仔細看箭矢，箭頭上沒有機關，只有一個細小的孔洞。Will解釋，聲音源自箭頭的小孔，「這是哨子」。原來當箭發射時，空氣便會急促地在氣孔流入流出，箭頭裏就會產生震動，發出響亮的聲音。
■常識站
哨子的原理
上述箭頭上的小孔能發出聲音，原理跟哨子相似。當我們對着哨子吹氣時，空氣便從嘴巴吹入哨子中，部分空氣流進哨子的共鳴腔，不斷跟哨子壁碰撞，造成震動，產生的聲音會經發聲孔傳出外面(圖e)。
部分哨子內有一顆小珠，除增加空氣在哨子裏的震動外，當我們吹出長氣時，小珠便於哨子內滾動，並不停阻擋發聲孔的空間，令流出的空氣時多時少，聲音高低便會有不同。
左撇子右撇子設計的分別
傳統上，弓箭都設有箭座(圖f，紅圈示)協助射箭者固定箭矢，方便瞄準目標，這些輔助配件均早已裝在弓的左邊，方便右撇子更易射中目標。至於左撇子，則要使用專為左撇子設計的弓了。
Will設計Hyper Strike時，就把箭座去掉，不論是左手右手也能使用。不過沒有箭座，又如何固定箭矢，不會使它上下搖擺？弓弦除放在弓的前面外，亦由傳統的一條弦變成兩條，分別置於弓的上下方，平常拉弓的位置則是膠圈；只要我們把箭矢的勾扣在弓弦的膠圈上，便能固定箭矢。由於膠圈設於弓的中間，即使是左撇子，也能稱手對準目標。
■提提你
即使玩具弓箭物料不易傷人，但被擊中還是會疼痛，而且隨便瞄準他人是無禮貌及不尊重的行為。大家千萬不要胡亂把箭射向他人啊！
■關鍵詞
射箭 Archery
左撇子 Left-handed
哨子 Whistle
文：方綺婷
圖：黃志東
[常識學堂 第209期]
