STEM X 校園：又快又穩 致勝之道
【明報專訊】比賽結果出爐了！(圖一)左起為劉浚翹及陳翰麒(亞軍)、羅俊彥及陳俊良(季軍)、羅凱俊及符名堯(冠軍，羅凱俊為主要設計者)，他們的設計各有特色，運用的物料亦不盡相同，但當中同樣需要創意、數理知識及生活小觀察，得獎設計各有竅門，快來看看他們致勝秘訣！
■Step 1
設計船身
節錄自《三國演義》第四十六回：
1. 孔明曰：「望子敬借我二十隻船，每船要軍士三十人，船上皆用青布為幔，各束草千餘個，分佈兩邊。」
2. 卻說魯肅私自撥輕快船二十隻。
3. 孔明教把船隻頭西尾東，一帶擺開，就船上擂鼓吶喊。
4. 這裏船輕水急，已放回二十餘里
同學首先要從文字記載找出船的特點，然後構想整體設計，從下段文字中，你留意到船要具有什麼特點？將船的特點填上黃色。(圖二)
同學從文字描述及網上蒐集到的資料總結出草船的特點：輕、快、兩旁有稻草 ，而且不能太小，因為需要有空間載數十人。所以在設計時，同學都加入這些元素，像亞軍用上麻繩作稻草、冠軍及季軍在船上加上士兵。(圖三)
■Step 2
選取物料
將設計概念付諸實行，選用合適物料製作船隻，船需具有「輕」且「快」的特點，而且要浮於水面，各有「奇招」：
A. 防水：保鮮紙
羅凱俊說：「想到物料不能吸水、進水，要可以防水的。有次跟媽媽到市場買菜，留意到有人用保鮮紙包雞，即使外圍沾濕了，雞也沒有濕，啟發了我用保鮮紙包船身(圖四)。」劉浚翹及陳翰麒也用上具防水功能的膠紙包船身。
■為什麼要防水？
根據阿基米德原理，物體的浮力相等於它排出的水的重量。船的空間加大，排水量也會隨之增大，浮力愈高。可是當船身進水，船的排水量會因此減少，浮力也跟着減少，導致沉船。
B. 易浮：膠水樽及木條
羅俊彥及陳俊良既想船身輕，又想它浮在水面，想到以空的膠水樽輔肋增加浮力。羅凱俊則採用木條作船的主要設計物料，因為有易浮的特性。
■物料對浮力的影響——密度
不同物料會影響浮沉的能力，這與物料內的密度有關！密度是指物質內每單位體積中所含的質量，不同的物質會有不同的密度。假設水的密度是1，只要物料低於1就表示該物料可以浮於水面。木、LDPE塑膠等都是低於水密度的物質，所以會浮於水面呢！
冠軍小貼士：浮力計算
羅凱俊跟大家分享一條算式，設計好船後，按以下算式計算，如果答案大於1表示船會下沉、小於1則表示船不會下沉：(圖五)
■閉合電路
閉合電路是指循環管道，一極連接電器，另一極連接電源，讓兩者互相連接。所有用電的東西都需經過閉合電路才可以運作。
■Step 3
保持速度與穩定！
船的浮沉問題已解決了，接下來就是船的動力。要推動船前進，需用電池接駁馬達(又稱摩打)推動螺旋漿(圖六)，為船提供動力，同學在課堂時學過閉合電路，因此電池接駁馬達對他們來說無難度；然而最難的是船除了要保持快速，遇上障礙或有需要時既穩定又能轉彎不翻船。他們對此相當有心得，並一致表示：「重點是擺放馬達及螺旋漿的位置不能偏左或偏右，愈正中愈好。偏向一邊，船就只能一直向某一邊轉彎不能直走。」羅俊彥及陳俊良就略嫌位置不夠正中，導致容易傾斜及翻船。
■想一想
這次同學造船用的物料大多是廢物利用，並非難找、昂貴物料，卻又達到預期效果，這為你們帶來什麼啟發？
■關鍵詞
浮力 buoyancy
密度 density
文、圖：大海
(答案見另文)
