機械計算蛙，有趣的數學小道具手工電子DIY教程

DIYer: belsey 製作時間: 2小時 製作難度: ★☆☆☆☆ GEEK指數: ★★☆☆☆

 

腳趾上的箭頭和手指指向三個數，這裏可以看到5x11=55或55/5=11或 55/11=5。孩子們在小學的時候就學過3+4=7，7-4=3這種數學三角。乘法和除法在原理上也是一樣的（3x4=12， 12/3=4， 12/4=3）。把這些數字分別放在三角形記憶卡的一個角上，蓋住三個角的其中一個並讓孩子補全，不僅能讓孩子們鍛鍊記憶力，還能讓他們理解加和減、乘和除分別是同一個硬幣的兩面——他們能從紙面上看出這種關係。我的機械計算器就是基於這種數學三角形設計的，通過簡單的機械學原理使青蛙的雙腿組成三角形，它交疊的雙手可以移動。一張卡片就能展示出整個乘法表，並且看着這隻萌青蛙動來動去要比枯燥的記憶卡有趣得多。必須承認，我這個裝置比不上威廉姆•羅伯遜1916年設計的一種叫做“受教育的猴子”的錫制玩具。幾個月前我第一次看到這種玩具的時候我覺得用紙來複制這個點子會非常容易，但是事實證明我大錯特錯了。在我試圖調整設計的幾周內我的書桌上到處都是針和青蛙身體的部件。把猴子變成青蛙是非常容易且自然的事情，這種機械計算器的移動方式比起猴子更像是青蛙。把數字適當地排列起來有一些技巧性，但是並不難做到。我想出了一個辦法解決了數字的自乘和自加（比如5+5）問題，改進了羅伯遜先生的設計。他只是畫了一個小方形代表數字，而我的模板可以表示實際的數字（你現在還不能看到，我只是在自賣自誇）。我在一家紙材供應點找到了小的鋁製鉚釘，但是在我的原型設計過程中，使用了豎起來的針作爲臨時軸承（儘量不傷到自己），但是隨後卻沮喪地砰砰砰砸桌子。因爲當我把一切都打點好，把我的彩色青蛙打印出來，進行我以爲是最後一次的裁剪，裝上可愛的鋁製鉚釘的時候，實驗卻失敗了。我用針將紙製身體部件固定在在合適位置時這些部件可以以針爲軸心自由轉動。但是鋁製鉚釘把紙片固定得太緊了，所以一些關鍵部分卡住了而使紙片無法順暢繞軸轉動。最終的結論是這個裝置還是需要用更硬的材料來製作。演示視頻： 

1   工具和材料你需要的東西：PDF模板文件：://●解剖刀(Xacto 牌)一把，保護桌子用的切割墊

●錘子一個、釘子（或者螺絲）一枚

●電磨或者其他可以穿透薄金屬片的鑽孔工具一個

●銼刀一把

●小的鋁製鉚釘和對應的安裝工具

〇膠水

〇空金屬茶葉盒一個

 

2   切割茶葉盒在切割之前先打孔。爲了防止鑽孔時打滑，先用錘子加上釘子打一個定位凹痕，這樣鑽孔就簡單很多。不把這裏的粗糙邊緣處理好的話會掛彩的。磨邊!這是一個我原先想要避開的步驟……非常乏味無聊，我也在想其他的解決方法（可能可以用塑料牛奶瓶代替）。我甚至測試了用激光切割塑料片（因爲可找來切割的金屬薄片都太厚了）。但是現在，這一步驟是必需的。1.在你的茶葉盒上描出四條腿、兩隻腳和滑動條（寫有數字的紙片）的圖形。不需要畫出頭部，因爲頭部並不需要繞軸轉動。你需要一個如圖所示的扁平盒子，圓形的不行。如果你不喝茶而且沒有其他扁平的金屬罐頭，到處逛逛。你總是可以在五金店裏買到像紙一樣薄的金屬片。2.標出連接點（例如小孔）所在的位置 

3.爲了使鑽孔更加容易，用錘子和尖尖的釘子或螺絲在剛剛標示的連接點的位置打一個小孔。 

4.用小鑽頭在合適位置打孔（我的是3/32英寸。但是後來我用一個小銼刀把它弄寬了一點所以鉚釘很容易地就裝上去了）。 

5.用一個帶切割工具的電磨從茶葉盒上切下你畫的圖形。從較小的、比較精細的區域開始。你不需要在意所有的細節（我放棄了一些手指）因爲後來你要用紙製模板把金屬部件蓋住。 

6.小心地把你剪裁下來的金屬片整平磨邊。如果你試圖走捷徑加快速度的話，不要跳過這一步驟。鑽孔切割茶葉盒時產生的粗糙邊緣之後會給你帶來很大麻煩。 

 

3   裁剪和粘貼滴上的白膠剪下所有的紙片部分。爲了做到最好，用解剖刀刻下圖案，但是如果你有一把好用的鋒利的剪刀，就可以擺脫刀子和切割板了。把紙片貼在你準備好的金屬片上。爲了把這些部件精確地貼在正確的位置，粘貼時把它們對着光線檢查。 

4   組裝青蛙這就是稱爲滑動條的部件將滑動條安裝在A1和A2之間。A3和A4（另一條腿）連接到青蛙頭部底部的孔裏。模板上標有字母和數字，字母表示哪些小孔是互相對準的，數字從背面（#1）開始標號，朝身體正面逐漸增大。從A開始。在A1和A2之間安裝滑動條，滑動條也在B1和B2之間。在字母表中往前數。當你數到F，你需要把乘/除頁（或者加/減頁）放在F1和F2中間。G和F標籤擠着穿過左邊的卡槽，從右邊的數字12和裁剪好的矩形的部分穿出去。 H和I標記在非常右面的標籤上。 

5   大功告成將這個部件插入滑動條，這樣當青蛙從事計算時外面看不到不需要的東西。頂部的裂縫是爲了當青蛙在乘法表間上下移動的時候隱藏滑動條的頂部，這是最初設計方案的另外一個修正之處。 

6   成果總結當我寫到這部分時我想到了解決連接點問題的另一種可用方案。除了鉚釘很和危險的針之外，小的回形針（或者其他硬的但是可彎曲的金屬線）在用一個長嘴鉗巧妙的彎折之後，也可以很好地解決這個問題。不需要爲切割金屬片或者去手工店找專門的部件和工具操心，只要做卡片的紙料能容易地繞軸轉動就行了。紙片本身的強度已經足夠牢固了——就像開頭的視頻演示裏能順利工作的原型一樣。如果小朋友不喜歡蛙類，也可以做成他/她喜歡的小動物……當然，蛇不行……