物理科

本實驗探討飛蛇在滑翔的過程中，因為身體截面積改變及體態的S形彎曲，在流體動力學上的表現，對滑翔穩定性、持久性的影響。 透過飛蛇截面模型在鉛直集風箱與水平集風箱中以不同角度量測到的鉛直後曳力、升力及後曳力，推測飛蛇張開肋骨、腹部內凹的行為，有利於其滑翔。 最特別的是飛蛇滑翔時的寬長比。一般無翅膀的動物(如飛蛇、飛鼠、飛蛙)會張開四肢及薄膜以增大其寬長比，但飛蛇沒有四肢，反而加大其體態的S形彎曲來增加寬長比，由體態S形立體模型的實驗情況，當其寬長比在1 : 1 ~ 1 : 2之間時，會穩定的滑翔，且水平滑翔距離較長。 而飛蛇滑翔的過程中不斷擺動身體及轉動尾巴，推斷是有助於其滑翔的穩定性及定向性，實驗不易，暫留待續。

本研究是透過科學實驗，探究天斬煞的房子對氣流的影響。實驗證明：窄管效應的發生是當風吹到建築物，經由建築物受風面的邊界層流而被導入兩棟建築物的中間間距，大量氣流進入較窄通道，流量增大但是流動寬度變窄，氣流就會增強。透過不斷實驗，我們發現建築間的間距、厚度、測量位置、與前棟的距離、交錯範圍以及建築物的寬度、高度還有屋角形狀、表面的粗糙程度與突起物，都會影響氣流的大小。我們自製風洞以積木模擬建築物，用風速計測量風速，並以乾冰觀察氣流的情形，對於天斬煞的形成與影響因素，有深入的探討與了解，並針對如何避免天斬煞造成的傷害，提出具體建議。

本研究是探討行進中的車子遇到風時所產生的水平空氣阻力與抬升力。實驗過程所拍攝的影片使用Avidemux免費軟體擷取和照片使用Xview免費軟體縮圖。我們使用米箱自製風洞並使用二氧化錳加雙氧水製造煙霧，來觀察製造的直流風。我們採用迎風面30度、車尾30度的模型跑車，車前端高度2cm、車末端高度3cm的車體，使用電子秤測量出車子行進的水平空氣阻力和抬升力。我們發現2cm寬、與水平面向上夾60度角的珍珠板最能擾動氣流，防止模型跑車因白努力現象造成升抬現象，也使因車後方因無風區所造成的吸力減少阻力，讓車子的行駛暨快速又安全。

無意間看到許多空手破玻璃瓶的影片，感到很神奇，便進行了一系列的實驗探究。首先，想辦法克服了用空手就可以順利將玻璃瓶擊破的方式，再來便設計實驗來找出破瓶的原理，特別的是，我們自製了一個壓力變化觀測器，可以用來觀測瓶內液體所受壓力的變化。最後，真正破瓶的奇妙原理被我們找出來了，主要可分成兩個部分：一是利用力的慣性作用，使得水與瓶底發生瞬間分離，因而產生了真空泡。二是利用真空泡的壓力幾乎等於零，使得周圍的水瞬間往真空泡收縮而產生震動，因而震裂了瓶底。這個發現也破除了一些人認為這個實驗會造成危險的疑慮，因為真正破瓶的原因，是由於水瞬間收縮而震裂瓶底，而不是會讓玻璃瓶爆裂碎片四飛造成危險。

我們研發「液壓手臂降落器」進行「圓錐型潛艇」的沉降實驗，發現潛艇以『頂點朝下』或『頂點朝上』的方式沉降至水底的姿態大不相同。本研究則讓潛艇以『頂點朝上』方式落下，它在水中會先180度翻轉後，再左右搖擺下潛至箱底，沉降路線猶如一個「?」-大問號，引發我們想對「問號」裡所隱藏的科學奧秘追根究柢! 研究中發現「圓錐型潛艇」的高度、斜邊長、口徑、重量、對稱性，都會影響其在水中的沉降現象，我們還利用潛艇頂點「朝上/朝下」而「有/無」翻轉現象的特點設計一款【翻轉力道量測儀】，而各式潛艇所量測出的翻轉力道竟與其在水中的翻轉距離有高度相關!最後在圓錐型潛艇上裁剪出V型、扇葉等變化，讓潛艇可在下潛過程中邊旋轉邊沉降!

問卷調查結果：有近八成的老師或學生都認為細鐵絲可以傳熱比較快、比較遠，且持續加熱，熱量會不停的往更遠地方傳遞。但，我們利用創發的「熱傳導檢測儀」實驗證明：一、加熱同樣的時間長，粗鐵絲熱傳導速度較快，熱傳遞的距離也較遠；二、不管鐵絲的粗細，不管加熱多久，熱傳遞的距離是有限度的：三、離火源同一位置的鐵絲溫度也是有限度，不會因持續加溫而再增溫。

本實驗分別以50、70、90度三種偏斜角度的12片導流板圍成一圈做為實驗裝置，若導流板偏斜角度、氣流旋轉半徑、燃燒面積越大或是氣流流入速率變快，火焰高度會越高。火苗以下流入的氣流會促使火焰升高，愈低處的幫助愈大，火苗上方流入的則對火焰產生抑制作用。火龍捲的火焰愈高、甲醇蒸發速率愈大，導致甲醇的液體溫度愈低，此結論和科學人的推測完全相反。導流板偏斜 70 度時，甲醇的蒸發燃燒和氧氣的供應組合會使燃燒效率達到最高，使火焰上方燃燒後甲醇蒸氣殘留量最低。對水的加熱結果說明：火龍捲裝置比起對照組，使火焰較穩定、直立，且燃燒較完全，在有開風扇的情況下，也不易被風吹斜，因此能有效加熱，其中尤其是 90 度的表現最好。

本研究是從改良虹吸管實驗將水引出的使用習慣出發，進一步探討旋轉彎管對管內水面升降的影響。 首先在研究1和2中發現在空氣中旋轉管子後，管內水面上升，旋轉愈快及旋轉半徑愈大，水面上升愈高。在研究過程中，意外發現管內水面有時不升反降。因而設計研究3，直接將管子上下顛倒，改由在水中旋轉，管子轉愈快及旋轉半徑大，管內水面下降愈大，且變化幅度比研究2明顯。甚至可將空氣引入水中，增加水中含氧量達18%。 最後研究4中發現傾斜彎管其傾斜角度愈大、彎管鉛垂向下且出水口端低於水面時，當旋轉後，最能啟動虹吸管減少抽水時間，外管愈長抽水愈快。值得一提的是彎管並非在旋轉半徑大時抽水最佳，此與前三個研究結論顯然不同。

在市面上，我們時常見到像透明塑膠袋、透明背包和透明鉛筆袋等，使用塑膠等穿透率高的材料所製作而成的商品，而每一種顏色和其厚度對穿透率及反射率的影響也很高，因此在這次的實驗中，我們定義新的照度單位Arduino，並且將探討顏色、厚度與穿透率、反射率的關係，利用不同顏色的塑膠袋製作出不同厚度的塑膠膜，並黏在挖空的厚紙板上，找出常見塑膠袋顏色、厚度其穿透率、反射率的高低，並且藉由其反射率的規律關係，藉由量化的結果，協助色盲或無法辨色人士辨識顏色。

本實驗使用紅色雷射光觀察與分析電解質與非電解質的溶液擴散界面狀況，發現電解質的擴散較快，不容易出現閃電狀的界面；非電解質的擴散慢，且可能因為氫鍵，不容易快速擴散，閃電的界面容易出現；本實驗重要的發現在於擴散界面會出現有規律的”擴散隧道”，發現電解質的擴散隧道比較快出現，快消失，流動速度快；非電解質的擴散隧道比較慢出現，持續時間長，流動速度慢。在擴散隧道的流動速率分析中，發現電解質的擴散隧道流動速率快，非電解質之擴散隧道流動速度慢，且溫度越高，兩者之擴散隧道速率皆有提高現象，且速率突然變快的溫度臨界點電解質約位於50-65度、非電解質約位於65-80度。