STEAM X 校園多事幹：發泡膠控制浮沉？
【明報專訊】比賽當日，每支隊伍獲派發簡單零件和物料，包括PVC膠管、馬達(摩打)、發泡膠、膠索帶、鏡頭、電線等。學生要發揮創意，動動「科學頭腦」，砌出水底機械人，於水池中完成各項不同分數的任務，包括順利離開及返回起點、穿越障礙物、收集寶物等。每隊獨立比賽，限時5分鐘。
■封面問題開估
密度較大 發泡膠浮水面
機械人有一定重量，為免「石沉大海」不能前進，就要加上可令它浮起的物件。發泡膠的構造有98%為空氣，只有2%是名為聚苯乙烯的塑料，因此發泡膠的密度大大低於水的密度，可以浮於水面。
棉紡會中學設計與科技科老師劉銘恒表示，在高階的水底機械人比賽中，參賽者需要精密計算機械人及發泡膠的重量，當中的數學程式對小學生來說太艱深，所以今次比賽只是初階版，「同學都懂得將大會提供的大塊發泡膠，切成小塊加在機械人上，再因應機械人的浮沉程度加減發泡膠的大小。」
■STEAM密度
物質在水中浮或沉取決於物質的密度，假設水的密度是1，密度低於1的物件便可浮在水上，高於1的物件便下沉。密度是質量和體積之比，所以一件輕的物體，也不等同密度低，需同時考慮其體積。
■記一記
密度(density)＝質量(mass)/ 體積(volume)
■STEAM聚乳酸
3D打印材料 由植物提煉
沉於水池的「寶藏」及障礙物色彩繽紛，原來它們是應用3D打印技術，以聚乳酸(PLA)物料打印而成。劉老師解釋，聚乳酸是一種新型的生物降解材料，以可再生的植物資源(例如粟米)所提煉的澱粉原料製成。聚乳酸的密度只比水稍高，寶藏及障礙物本來已沉於水底，但亦要綁上密度更高的重物(例如角鐵)來固定位置，以免被水底機械人碰撞移位。
■得獎作品
冠軍
冠軍隊伍深井天主教小學解釋作品特色：「我們的機械人像一頭大笨象，有L形『長鼻子』，方便鈎起水中的寶藏。」(圖a)
亞軍
慈幼葉漢千禧小學的作品較「嬌小」，同學說方便穿過水中的大圈取分，「比賽最困難是(機械人)很難平衡前進」。(圖b)
季軍
聖公會主恩小學的機械人結構簡單，像一個四方架，同學說知道馬達要分別放置兩邊以取得平衡。
此隊同時獲得「最具創意獎」，劉老師讚賞他們的聰明做法：「他們不讓PVC膠管留太多『窿』，因為膠管的『窿』入了水就會增加重量。」(圖c)
■校長的話
棉紡會中學連續數年舉辦無線遙控車比賽，供小學生參加，校長黃定康(圖d)表示小學生的反應十分熱烈，也很投入。他說比賽可讓小學生參與跨學科活動，早些體驗及建構有關STEAM的知識，豐富見識。
■STEAM防水物料
水中活動需想漏電問題
同學製作的水底機械人，有多條電線連結着馬達及手掣，電線包了防水膠保安全，放入水也不會漏電。細心留意的話，裝置於水底機械人的鏡頭也以俗稱「AB膠」的物料塞滿周邊，以防鏡頭接觸到水而短路。「AB膠」中的A膠是環氧樹脂，B膠就是催化劑，混合兩者待乾後可防水。
■關鍵詞
馬達 motor
密度 density
質量 mass
體積 volume
文：Virginea
圖：Virginea、劉焌陶
[常識學堂 第147期]
