科學遊戲 千變萬化的縮圖器

文與圖/許良榮 |2016.08.10
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首先裁剪木條五條,如圖所示,綠色、藍色木條約三十三公分長,紅色約二十七公分長,黃色與灰色約十八公分長。 依圖的黑色小洞與距離,以電鑽鑽洞,洞的距離分別為 ○、六、七點五、十、十五、三十公分。注意:洞不要鑽太大,配合螺絲的大小即可。圖/許良榮
將木條依圖組裝。木條的銜接處以螺絲、墊片與螺絲帽固定,但是A、B則要插入原子筆芯。如果筆芯太細,可用膠帶多捲幾圈,用以固定筆芯,避免畫圖時筆芯抖動。圖/許良榮
完成後就可以試著畫圖囉!如圖,左手握著的灰色木條,固定不動。右手拿著B點,隨意移動畫圖。圖/許良榮

文與圖/許良榮

這是一個相當特別的畫圖工具,製作並不困難,也頗為有趣。它不僅可以縮小,甚至還可以放大,繪製出許多有趣的圖案,這麼有趣的製圖工具,一定要擁有一個,現在跟著我們一起來動手做做看吧!

器材:木條、電鑽、螺絲、螺絲帽、墊片。

步驟:

一、首先裁剪木條五條,如圖一所示,綠色、藍色木條約三十三公分長,紅色約二十七公分長,黃色與灰色約十八公分長。

二、依圖一的黑色小洞與距離,以電鑽鑽洞,洞的距離分別為 ○、六、七點五、十、十五、三十公分。注意:洞不要鑽太大,配合螺絲的大小即可。

三、將木條依圖二組裝。木條的銜接處以螺絲、墊片與螺絲帽固定,但是A、B則要插入原子筆芯。如果筆芯太細,可用膠帶多捲幾圈,用以固定筆芯,避免畫圖時筆芯抖動。

完成後就可以試著畫圖囉!如圖三,左手握著的灰色木條(如圖二的O),固定不動。右手拿著B點,隨意移動畫圖。結果如圖四,A與B畫出來的圖案完全一樣,但是A畫出來的圖形比B小了一倍!

再以萬花尺畫圖,以A點的筆插入萬花尺的小齒輪畫圖,如圖五。結果像圖六,A與B的圖案一樣,但是B 點畫出來的圖形比A大了一倍。

原理:

縮圖器(pantograph)的歷史頗為悠久,是德國的牧師兼物理學家Christoph Scheiner於一六○三年所發明,主要用於複寫與放大縮小。

縮圖器之所以能夠放大縮小的原因,就如圖七所示,綠色、藍色的長度,為紅色、黃色的兩倍,當A、B點移動時(O可轉動,但是沒有移動),OA與OB的長度一直保持一比二的關係。當移動如圖八時,有如以OA、OB為半徑,畫出的弧長AA、BB也是一比二。

除了一比二的圖形,也可以將縮圖器重新組裝,畫出三、四、五倍等比例的圖形。例如圖九就是一比五的組裝方式。

叮嚀的話:

一、製作縮圖器時,請注意鑽洞的位置必須非常精確,否則並不容易達到整數倍的要求。

二、在移動縮圖器畫圖時,底部的螺絲經常會因為卡到而不平順,因此建議在光滑的桌面操作(例如玻或壓克力桌面)。

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