全國中小學科展

熱鍋上的舞者 - 聚丙烯酸鈉的Leidenfrost效應分析

科展類別

臺灣國際科展作品

屆次

2021年

科別

物理與天文學

得獎情形

三等獎

學校名稱

宜蘭縣立國華國民中學

指導老師

林子丞;邱旻昇

作者

林子怡;葉亮辰;李命曜

關鍵字

萊頓弗羅斯特(Leidenfrost)、亥姆霍茲(Helmholtz)、頻率(Frequency)

摘要或動機

將水晶寶寶放置於加熱板,會不斷跳動並發出高頻聲音。本研究透過錄音及錄影進行分析,探討其跳動的原理及特性。研究發現:水晶寶寶於加熱板溫度80°C開始出現穩定跳動,並發出高頻聲音。溫度越高,跳動高度越低且聲音頻率越高。並發現水晶寶寶為符合虎克定律之彈性固體,其聲音頻率與√k成正比,符合簡諧運動的型式。進行動力學分析發現,水晶寶寶於加熱板撞擊之恢復係數穩定於1附近震盪,且發現水晶寶寶撞擊加熱板時會噴發氣體。我們嘗試於加熱板上方放置壓電晶片進行撞擊,發現溫度越高,產生電壓越高,可透過碰撞實現能量轉換。最後結合聲音及動力學分析,提出物理模型針對觀測之現象進行解釋,論證此現象屬於高含水彈性固體的Leidenfrost效應。

TISF2021-160016.pdf

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