物理與天文學科

在鐵尺的彎曲實驗中，我們發現與既有小角度彎曲文獻不同的結論，並找出大小角度都適用的通式。 我們先確認使鐵尺彎曲之有效分力與受力尺面呈90度角。我們最後得出其力（f）、彎曲程度（端點與原處的垂直位移h、端點切線之角變量θ）、尺長（L）在線密度、粗細不變下滿足h ∝θL和 f∝hL-3.02。 我們觀察鐵尺拉開一定振幅後釋放的振盪狀況，並探究振幅衰減的情形，最終我們得知振幅衰減方程式A=A0e-γt中的γ與L的關係為1.67次方成反比，且與初始振幅無關。 我們更進一步地研究當兩隻尺中有中介物質時能量交換所產生之耦合現象，而我們發現一個振盪週期內包含著數個耦合週期，與一般弱耦合模型相反。

我們利用注射針筒的結構，將活塞推至底後封住針孔，用力將活塞往後拉動並釋放開來，大氣壓力會推進活塞並撞擊筒身，使針筒發射出去，我們稱之為針筒火箭。為了探討其發射機制與增進其發射能力，過程中意外地發現少量的水(5ml)對其發射能力有非常好的效果，垂直發射最高可達6公尺高，是原本針筒的2~3倍。據此我們深入探討水量多寡對火箭發射能力的影響與其在發射機制中扮演的角色，並釐清活塞質量與摩擦力等相關因素對發射機制的影響。最後，我們成功的以最佳的發射條件，加裝火箭的尾翼與彈頭，完成針筒火箭的發射測試，其射程最遠可達10尺左右。

液滴滴在冷金屬板上，液體由下向上結冰時，液體分子間的內聚力以及冰和液體分子間的附著力決定了液體、冰、和空氣間的接觸角大小。接觸角的大小決定了液滴頂端的形狀。 純水在凝固過程中，接觸角為90°，水滴頂端凝成頂角65°的圓錐形。葡萄糖水溶液結冰時，接觸角隨溶液的濃度的增加而遞減且小於90°，液滴頂端凝成圓錐形。氯化鈉水溶液結冰前先形成濃稠層，因濃度的不同，液滴頂端可形成煙囪形、圓錐形、和圓弧形。2.00mol/kg的氯化銨水溶液結冰時，先凝成煙囪形，再從煙囪中長出圓錐形的冰錐。化合物水溶液的表面張力大於水者，適當的濃度下，液滴結冰時都可以形成煙囪形。

球體在旋轉平台上的運動分三階段：進動階段、螺線振盪階段、打滑階段。進動階段、螺線振盪階段為兩個運動模式的疊加：迴旋半徑漸增的螺旋線運動、向平台中心靠近的平移運動。當迴旋半徑漸增至滑動摩擦力的上限值，球進入打滑階段並向外甩出平台。 研究紀錄球體質心運動參數，並以接觸點準靜態理論計算及滑動-滾動摩擦模型進行數值分析，找出各種變因與運動參數間的關係。 結果發現滾動階段中鋼球作迴旋運動的頻率f球和平台旋轉頻率f盤和有正比關係，且比例值和球標準化轉動慣量δ正相關。由滾動階段過渡到滑動階段的最大迴旋半徑Rmax和f球2成反比、和δ呈負相關、和滑動摩擦係數μk成正比。滾動摩擦使球向平台中心靠近，也使迴旋半徑漸增。平台傾斜時，球體的運動向水平方向偏移。

本報告研究掛在桿上之一繩，繩的兩端掛不同質量的物體，當重端釋放時，輕端繞桿運動的情形，稱之為旋繞擺。藉由對其進行力分析，推導出運動之方程式，再以程式Vpython模擬重端下滑長度以及動畫，以用來比較在實驗中，不同變因下，如質量比、橫桿半徑、繩長及動摩擦係數的運動狀況。 研究發現，不同變因的確會影響重端之下滑長度，且實驗和模擬結果相當符合，所以可利用程式來模擬極端狀態（如質量比極大、橫桿半徑極小）之實驗數值。

手機外加廣角鏡，可將較寬的景物拍攝下來，但照片卻產生明顯的變形。 我們量測三種距離(50、100、150公分)與四種廣角鏡(魚眼鏡、0.36x、0.4x、0.45x廣角鏡)在兩種不同相機(iPhone6s、ASUS zenfone2)拍攝照片，並以Photoshop軟體進行量測、分析變形情形。以下為我們的發現與貢獻： 一、 手機外接廣角鏡以0.45x最佳，自拍距離以100公分最適合，需站在照片橫向比例80%以內的位置。 二、 將縱向變形率圖表的橫向位置，改成橫向比例，讓使用者清楚知道自拍時的站位。 三、 研究結果具有商業價值，依據實驗數據調整變形照片，可在有限拍照距離內，增加視角、減少變形量，並提供數據可用於研發廣角鏡頭校正app。 本研究有助於在自拍時，選擇合適的距離和廣角鏡，不再因為影像變形而苦惱。

人們在日常生活中對著皮膚噘口吹氣時，皮膚表面會覺得涼爽；但若是張口哈氣，則會感覺溫熱。為了量化這個現象的成因，在經過文獻探討及現象觀察後，作者以初步實驗分別測量了「絕熱膨脹」、「氣流引入」、「蒸發降溫」三種效應，得知「氣流引入」的表現最符合現象的結果。為了進一步證實「氣流引入」就是吹冷哈熱的主要原因，我們設計實驗讓這三種效應出現在單一事件中，發現溫度變化中至少60%以上是「氣流引入」導致的降溫效果。此外，作者進行更深入的實驗探討氣流引入的過程及特性，得到氣體流動路徑方向上氣流引入百分比與距離間分別有對數及線性關係，而氣流分佈截面也與我們對此現象的觀察結果一致，最後綜合得到經驗公式印證實驗結果成立。

當液滴落下和水面第一次接觸時，因水的表面張力造成液滴彈起，第二次與水接觸時才穿透水面，我們做了幾個實驗發現表面張力與產生液滴彈起現象的最低落下高度有關，當表面張力越低時，能產生現象的最低高度也越低。若將液體換成油性磁流體，探討液滴彈起現象是否不同。

空氣喇叭構造簡單，大致上的構造有進氣孔、氣室、彈性膜與出氣管。當內部氣體流動，引起膜的振動，便會發出聲音。而發聲原理十分複雜，構造有類似可產生共鳴的管子，藉由聲音感測器的測量再經過傅立葉分析，分析顯示聲音的基頻與開管空氣柱共鳴的計算結果不同，閉管亦然。而長度改變、管子口徑，皆會影響聲音的基頻。另外，對聲音強度有影響的則有進氣量及口徑。利用壓力感測器測量氣室內的壓力變化，發現壓力變化的頻譜圖和聲音相同，而壓力變化和膜的開閉相關。我們在這個實驗內探究空氣喇叭如何產生聲音以及影響聲音頻率的原因。

本實驗利用3D印表機配合ABS材料印製特殊構型之表面張力閥，將其應用於尿液癌細胞病理檢驗操作程序(簡稱表面張力閥法)，最後比較表面張力閥法與目前使用的真空吸引法於移除上清液後所保留的定量體積變異性與尿沉渣細胞回收率。經實驗證明，表面張力閥法對於保留定量體積應用於二次純水的變異係數為3.3%，應用於尿液品管液的變異係數為5.1%；真空吸引法對於保留定量體積應用於二次純水的變異係數為4.5%，應用於尿液品管液的變異係數為17.0%。兩種方法對細胞回收率的影響，於紅血球與白血球並無顯著差異，但真空吸引法於上皮細胞有較高的回收率。ABS表面張力閥體積定量效果較為穩定，但因列印精度的影響而造成表面粗糙，進而導致細胞回收率不如預期。