在這個科技的時代,想縮放一張照片,只要兩指在螢幕上拉一下就好。不過,在沒有電腦的古代該怎麼辦呢?
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17世紀發明的「縮放儀」,靠著幾根簡單的桿子,就能複製出各種比例的畫作、立體雕像。彷彿是多啦A夢送給那時代的放大、縮小燈。
縮放儀的原理,蘊藏著數學的「相似形」概念。它彷彿是好幾個相似三角形疊在一起,移動其中一個三角形的邊時,其他三角形的邊便會跟著一起動,持續維持相同的比例。就這樣,只要照著原圖描一描,即可創造出放大或縮小的版本。想要不同的縮放倍數?沒問題,調整一下相似形的邊長比例就好了。
仔細觀察縮放儀的「連桿」結構,在日常生活中無處不在。
汽車雨刷、曬衣架、遮陽傘⋯⋯它們的開合、動作,都離不開連桿的幫助。不僅如此,人體中的骨骼、關節也存在類似的構造。幾年前訪台的仿生獸同樣是由連桿組成。從古希臘的阿基米德開始,無數科學家為連桿結構著迷。瓦特發明的蒸汽機中,也運用了連桿,將兩組圓弧轉換成了近似直線的上下運動。
瓦特曾得意地說,這是他發明「最巧妙、最簡單的機構零件之一」。
▍運用等比例技法的縮放術
在這堂課裡,我們將帶孩子認識連桿的構造、應用、運作時的各種長度、角度、相似形與軌跡的數學。孩子們將親手製作一台縮放儀,運用等比例 的技法,體驗另一種繪畫與設計的樂趣。
不只如此,縮放儀還藏了一個超級精彩的科學故事。它的發明者曾經和 #伽利略「吵架」過,辯論到底太陽黑子是什麼東西。誰吵贏了?又對科學史帶來怎樣的影響?
讓我們先賣個關子。2025年寒假,一起來放大孩子學習的樂趣,體驗跨越機械、藝術、數學、科學與歷史的數學實驗營吧。
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