主要概念
物理学
机械学
连杆机构
几何学
引言
你有没有想过要够到架子上很高的东西？或者你有没有观察过需要爬上高高的电线杆的建筑工人？剪叉式升降机是一种可以伸展很长，但也可以紧凑折叠的装置。在这个项目中，你将用常见的家用材料制作你自己的剪叉式升降机！
背景
机械连杆机构是一种机器，通常由通过旋转或滑动接头相互连接的刚性杆组成。当组合在一起时，连杆和接头可以用来产生许多复杂的运动，这些运动在你周围的机器中被广泛使用。它们可以用来将一种类型的运动转换为另一种类型。例如，汽车发动机中的连杆机构将活塞的来回运动转换为旋转运动，最终传递到车轮转动。连杆机构可以用来放大力，例如在钳子中，也可以放大运动。后者的一个例子是，如果你有一个杠杆，其中一侧的长度是另一侧的两倍，当你按下短端时，长端将移动两倍的距离。（请注意，在两种情况下，能量都是守恒的——你永远无法从连杆机构中获得“免费”的功。）
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在这个项目中，你将构建一种称为剪叉式升降机的机构。这种升降机在建筑设备中用于将工人提升到高处。更一般地说，它们是一种伸缩仪。剪叉式升降机使用类似手风琴的运动来收缩和伸展，使其既可以紧凑折叠又可以延伸到远大于其原始长度的长度。尝试这个项目来构建你自己的升降机——看看你能达到什么高度！
材料
瓦楞纸板
图钉或按钉
橡皮泥或培乐多
剪刀（以及成人帮助切割和使用图钉，如果需要）
尺子（可选）
准备工作
将瓦楞纸板切割成至少六条大小相等的条。确切的尺寸并不重要，但大约两到三厘米宽，10到15厘米长是一个不错的起点。
步骤
小心地使用图钉穿过两条条的中心，并将它们连接起来形成一个“X”。
用图钉和剩余的每一对纸板条形成一个X。
现在，如图所示，使用图钉将一个X的顶部连接到另一个X的底部。重要的是图钉在每个条上的位置大致相同。（例如，不要将一个放在正中间，另一个放在靠近边缘的位置。）
继续使用图钉将一个X的顶部连接到下一个X的底部。确保你交替左右，哪块纸板在上面，哪块在下面——这将使你的机构保持平坦。
使用少量橡皮泥或培乐多覆盖穿过纸板背面的图钉尖端。
现在，将你的整个剪叉式升降机平放在桌子上。用手指轻轻握住一个X的自由端。尝试轻轻地将它们彼此拉开。发生了什么？
现在尝试轻轻地将它们彼此推近。发生了什么？
额外挑战：使用尺子测量你的剪叉式升降机完全收缩时和完全伸展时的总长度。它可以改变多少长度？
额外挑战：切割更多的纸板条并延长你的剪叉式升降机。你能把它做多长？
额外挑战：你的纸板剪叉式升降机是该机构如何工作的很好的例子，但它不是很坚固。你能用不同的材料建造更坚固的剪叉式升降机吗？你能否在末端安装一个“爪子”，以便你可以用它来够取和抓取东西？
观察和结果
你应该发现，当你将一个X的末端拉开时，你的剪叉式升降机会收缩（所有X都变短和挤压）。当你将一个X的末端推在一起时，剪叉式升降机会伸展（所有X都变高和瘦）。根据你切割纸板的确切方式以及你放置图钉的位置，它应该能够延伸到大约其原始长度的两倍。
因为你的剪叉式升降机是用纸板制成的，所以接头应该有一定的灵活性，并且你的图钉放置不必完美。但是，如果你在切割纸板或放置图钉的位置不够小心，你的剪叉式升降机可能会卡住或无法移动。为了正常工作，连杆必须在每对X之间形成平行四边形——四边形，其相对边长度相同且始终彼此平行。如果你将纸板切割成不同的长度或未将图钉放置在每个连杆上的完全相同的位置，则连杆在连接时可能不会形成平行四边形，并且你的剪叉式升降机将无法工作。
橡皮泥的主要作用是保护你免受图钉刺伤手指，但它并不能很好地将剪叉式升降机固定在一起。为了建造更坚固的剪叉式升降机，尝试使用类似木制工艺棒的东西代替纸板，并让成年人使用钳子将图钉的末端弯曲成90度角，以防止它们从孔中掉出来。
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