STEAM足迹：回力鏢拋擲的秘密

[2022.01.03] 發表

【明報專訊】回力鏢是在擲出後又飛回原點的拋擲式工具，最初用於打獵。現今，以白紙及小量工具便可自製回力鏢，在「創新科技嘉年華2021」，香港青年協會創新科學中心導師鄧天樂於線上教小學生製作回力鏢，並解構當中的原理呢！

■製作步驟

回力鏢可用不同材料製成，例如動物骨頭、木材等。由於材質堅硬的回力鏢對小學生易造成危險，這次鄧天樂改以白紙製作。

材料：A4白紙1張、膠紙、剪刀

1. 將白紙平均剪成四等份，然後將每等份對摺成長條狀

2. 將長條以直橫相交方式套入，呈十字形，並以膠紙在長條的交匯處黏妥

3. 將長條修剪出弧形，然後將所有開合處以膠紙封邊，完成

■知多點

萬年回力鏢

(圖d)是鄧天樂從澳洲帶來的回力鏢造型紀念品，他說在當地發現最古老的回力鏢已有上萬年歷史了。澳洲原住民擅長運用回力鏢，他們捕獵鳥類前先預計鳥群逃走的方向，並在那裏設置大網，當他們擲出回力鏢，鳥群受驚飛至預設的大網，便被捕獲。至於擲出的回力鏢會回到原住民手上。

史上最古老的回力鏢出現於波蘭，由長毛象象牙製成，有3萬年歷史呢！回力鏢在今天主要用於休閒娛樂或運動競技，大家拋擲回力鏢時要小心注意不要傷人啊！

■擲回力鏢Q&A

雖然回力鏢製作過程簡單，但不少小學生完成後卻無法令回力鏢沿弧形曲線飛行，並回到手上，原來這當中牽涉科學原理。

Q1：回力鏢擲到地上了

A：投擲姿勢要正確，回力鏢與地面要垂直

鄧天樂示範投擲，說：「投擲姿勢正確才能成功。」有以下原因：

伯努利定律

首先回力鏢與地面要垂直，投擲後才有可能讓回力鏢轉回來。這與伯努利定律有關，鄧天樂說：「伯努利定律是與流體力學、能在空中飛行相關的原理。」定律指出，流體(如空氣、液體等)流速愈快，壓力愈小；流速愈慢，壓力愈大，當紙製回力鏢與地面垂直的姿勢擲出時，回力鏢「紙片」會圍繞中心快速轉動，流經紙片側的氣流速度相對較慢、壓力較大，紙片會受到與中心速度垂直的氣動力影響，讓回力鏢圍繞弧線轉動。

圓周運動

回力鏢圍繞弧線轉動的動作，稱為「圓周運動」，即可讓物件轉彎(或轉圈)的運動，需要與速度方向呈垂直的力作用，因此投擲姿勢與地面垂直很重要呢！

Q2：回力鏢轉動少

A：鄧天樂說，同學的力度、投擲的方法也有影響，「不是直接擲出，在擲出前先放鬆並轉動手腕再將回力鏢甩出，也可以稍微用力」。轉動手腕把回力鏢擲出的動作，可給回力鏢「落旋」，即是增加旋轉的動力。當回力鏢的轉動能力增加，便更易做到圓周運動，能轉彎，並飛回同學的手上了。

牛頓第一運動定律：慣性定律

著名物理學家牛頓提出物件運動依據一定的規則，稱「定律」，當中有三項「牛頓運動定律」。牛頓第一運動定律稱為「慣性定律」，鄧天樂說，回力鏢移動的規則便與此定律有關。慣性定律指物件以不變速度運動時，除非有其他外力干擾，否則它會保持原本運動的狀態。投擲的回力鏢最初以某速度旋轉，並開始圓周運動，便會因慣性定律而一直保持轉彎的狀態，因此只要讓回力鏢有足夠的力量轉彎並回來，就能順利完成投擲了。

Q3：回力鏢仍然飛不出去

A：若依以上指示，回力鏢仍然飛不出去，還有其他原因，鄧天樂舉例，如「紙片」的形狀不平均、未有剪出稍具弧度的弧形紙片等，都會影響力的施展、流體經過的流速，大家要留意呢！

■知多點

回力鏢世界盃

回力鏢世界盃每兩年舉辦一次，由國際回力鏢協會主辦，每屆主辦地點不同，2020年原定於法國巴黎舉行，因新冠疫情取消。世界盃有多項競技項目，例如回力鏢回到原點距離最近、回力鏢拋出50米後是否原地接回、投擲回力鏢與接回時間等。瑞士回力鏢著名好手Manuel Schütz(Manu)曾奪多項比賽冠軍，包括讓回力鏢飛出238米後回到原點！順帶一提，他是數學與物理教師呢！

■常識站

圓周

圓周率稱為「π」，它不是整數，一般將π＝3.14計算，圓周計算公式為：

圓周=圓形直徑×3.14

日常生活中，若要知道圓周，例如車輪、薄餅的圓周等，都可用上這算式呢！

■想一想

你有興趣製作及使用回力鏢嗎？為什麼？

■關鍵詞

回力鏢 Boomerang

圓周運動 circular motion

牛頓第一運動定律 Newton's first law of motion

文：鄭惠霞