物理科

騎單車已成為人們最愛的休閒運動，不但可以節能環保，對健康也是好處多，而且有很多縣市將持續興建自行車專用道，形成完整的休閒路線。不過，台灣是個海島國家，冬季東北季風盛行，沿海地區極可能有強陣風，騎自行車就要大受影響了。本實驗透過對阻擋物的長度、高度、數量、阻擋物的形體、車道兩旁阻擋物的距離、以及探討阻擋物的不同排列方式等各種實驗。我們得知： 1. 阻擋物較長、阻擋物較高、阻擋物數量較多、阻擋物形體是球體、阻擋物於車道兩旁形體的距離近，能減少行車方向與風夾角 90°、偏東45°、偏西45°時的行車時間。 2. 阻擋物形體是球體、阻擋物於車道兩旁形體的距離近、順風時阻擋物以 排列，逆風時阻擋物以 方式排列，能減少行車方向與風夾角0°時的行車時間。自行車道兩旁裝置阻擋物，確實可以減少風阻力。最好的方法就是視行車方向與風夾角的差異來決定阻擋物，讓阻擋物發揮最大功用。

學校的課程中，我們製作紙陀螺來觀察陀螺旋轉時間及混色現象，但我們想更進一步了 解陀螺旋轉時的軌跡為何，因此分別以陀螺盤面大小、陀螺軸高、陀螺的幾何形狀等因素為 操縱變因，製作不同的陀螺來探討陀螺旋轉時的軌跡變化，並探討不同的陀螺對轉動軌跡的影響。

在為單車找尋環保能源，我們從事回收避震動能的研究：利用簡易材料設計組裝，將避震作用時液壓往復流動所產生的動能，推動威爾斯渦輪發電，便成為複筒式液壓避震發電器。 1.控制適宜的扇葉盤外徑、葉片數量、翼面阻推點、葉片厚度、通氣比等，可以有效提高渦輪運轉效率 2. 調整發電負載所產生的阻尼強度，可提供不同程度避震強度的需求 3. 複筒式的雙向水流，可有效提高轉動的連續性 實測發現：發電負載與避震強度的相互作用，可將避震時消耗掉的動能轉化為有用的電能儲存，過程中還能達到舒適騎乘與環保無碳的目標。小兵立大功，解決能源問題，更帶來舒適與安全！

本研究從時間與重量來探討紙張與拖鞋的摩擦力。研究結果發現如下，第一：在互相夾疊中，紙張所夾面積大，厚度較厚，摩擦力較大。如所夾面積大的0.24mm影印紙，負重最多；所夾面積小的報紙與0.1mm影印紙，負重少。第二：報紙、0.1mm影印紙在斜面(25度)上，摩擦力較大。第三：紋路會改變摩擦力。在斜坡中，摩擦力小的0.19mm影印紙，貼各種紙紋路，摩擦力變大。5平方公分紙條(共10條)直排(順著下滑方向)摩擦力最大，10平方公分紙條(共6條)橫排摩擦力最小，且各式直排方式改變摩擦力較多。第四：利用50度斜面來測試拖鞋鞋底紋路摩擦力。粗糙面下，水量多，人字拖鞋大；未噴水，珠光皮拖鞋大。光滑面下，水量多，橡膠人字拖鞋大；未噴水時，黃色室內拖鞋大。

由校園水池中的蓮葉所產生的不尋常影子所啟發，促成了這次的研究與探討，我們試著以壓克力板模擬為池塘，再經過各種調整，來測量其在各種情況下會產生的變化。經過了仔細的觀察與研究，我們發現了那或許是由於蓮葉在水面上並不是完全的平面，而是有著些微的弧度，水因吸附力而被蓮葉的底面拉起，形成類似於凸透鏡的表面。而凸透鏡匯聚光的特性，會使原本該是影子的地方被照亮，而形成如花瓣一般的形狀。於是我們實際摘了一片蓮葉，一次次的調整並拍照後，再輔以電腦軟體進行測量，反覆測出了300個數據，算出其平均數後做為最後判斷的依據。根據實驗數據畫出圖表，我們發現葉影變亮寬度與水深扣掉焦距的長度成正比，這就驗證了我們的理論。並且，利用電腦計算我們設計出水透鏡的操作參數。

一天，在把玩彈珠時，發現──從它往外看，彷彿置身於另一世界：近物大且成正像，遠物清晰成倒像。於是我們展開研究，好一探其中的奧秘。

只要輕輕地轉動竹籤，水就能從吸管口噴出，「吸管抽水機」是甚麼原因讓他能輕易的抽出盆子裡的水？這一切實在太神奇了。 實驗結果，我們發現吸管抽水機能抽出水的最大因素是「轉速」。「轉速」愈快，抽水機抽出水的速度越快，噴灑的範圍越大，但出水的角度不受影響。而吸管抽水的兩腰「粗細」、「角度」及「長度」的不同，會直接影響到吸管抽水機的「轉速」，而造成噴水的速度、噴灑範圍的不同。 而抽水機的「轉速」，會使抽水機產生一股「離心力」，使得吸管壁內的水往外甩出；同時吸管抽水機轉動時，也造成吸管口的壓力減弱，促使下方壓力大的水被擠壓從吸管口噴出，而這種現象就是所謂的「白努力定律」。

隨著全球氣候暖化的影響，世界各地紛紛出現乾旱、缺水等嚴重問題。根據資料顯示，臺灣年降雨量遠高於世界年降雨量的平均，但卻排列在世界缺水國家中，原因之一是蒸發掉約284億公噸的水 (2014年)。因此，我們利用模擬水庫，以鎢絲燈和UV燈來模擬陽光，在模擬水庫上放入實驗遮蔽物，來觀察測量水位和水質的變化；找到最佳遮蔽物後，取水庫水進行戶外遮蔽網的實驗。 實驗結果我們發現，水面覆蓋率高的遮蔽物會使水蒸發的速度下降；黑色的遮蔽物能降低水蒸發的速度；小寶特瓶內有抗UV黑布的遮蔽物能降低水蒸發速度及對水質維護有最好的效果。 希望我們研究的遮蔽網能資源回收再利用，將來能夠成為大家日常生活上保水、淨水，最經濟實惠的好方法。

本實驗探討聲波在容器內互相激盪所產生的回授現象，並證實利用聲音的回授現象可以測量聲速。研究發現： 一、 容器長度和麥克風的位置皆會影響回授音的頻率，容器底部、開口邊界處頻率較高。容器的內徑大小與回授音頻率無關。 二、 回授音頻率與容器和聲源的距離的關係圖中，出現波浪起伏的現象，將兩波峰間距離，乘以回授音頻率，會等於當時氣溫下的聲速。 三、 以閉管的回授音頻率解釋，我們測到在同一位置的頻率中，基頻與倍頻應是同時存在的，只是軟體只能顯示其中一個頻率。 四、 以測量開管中央的回授音方式來測量聲速，需再以節點數來修正才能得到較接近理論值的聲速。管子越長，節點數越大。 五、 大盆容器內的回授音聲場，頻率起伏仍有規律性。

本研究是探究「影響圓管掉落後再反彈直立的因素」，並自製設備及標準化的實驗，研究發現： 一、 適合夾放圓管的工具是「鐵製麵包夾」，圓管材質則以「PVC圓管」最佳。 二、 對7公分長的PVC圓管而言，最佳重心離地高度是2倍管徑長。 三、 1.5倍管徑長的圓管效果佳，成功率高達96.7%。 四、 夾子夾圓管右邊時，顯著降低效果；夾子夾在中間及左邊時無顯著差異。 五、 圓管傾斜角度25度時，「2倍管徑長的PVC圓管(7公分)、重心離地為2倍管徑(7公分)」的成功率為100%。 六、 四種包覆材質中，效果依序為「細鐵絲>粉彩紙捲>橡皮筋>水果網袋」。 七、 接觸面材質效果依序是「會議桌=磨石子地>玻璃=實驗木桌>空心木桌>PP地板>不鏽鋼餐桌>玻璃纖維桌」。