物理科

本研究旨在建立光譜測量(在農藥檢測方面)普及化的基本需求，希望建構可在普遍環境下使用之光譜檢測系統。 簡易光譜儀中利用卡式馬達與感光元件(本研究中為光敏電阻)，旋轉週期與測量時間差，設計公轉式感測系統(the System of Twirl Sensor，文中簡稱STS)，提高光譜儀感測之解析度。在簡易光譜儀的核心目標(提高光譜科學普及度)中，加強稜鏡的可採用性。 研究中試著討論光譜和待測物的相關性，並以研究現有光譜為基礎，盼能建立連複方農藥都能預測的方式。

我們用音頻分析軟體Syaku8測定自製安克隆竹琴管長並以Excel試算各音名標準音頻，比較出的實際偏差率，可做各竹琴組修正管長的參考。 以力矩平衡原理及合弦伴奏想法來組合安克隆竹管－自製「安克隆風鈴」，並分析其共振關係，實際搖動此風鈴所產生的共振音頻聽起來也很悅耳動聽， 我們創新整合安克隆竹琴、風鈴及賽夏族臀鈴的想法，經電腦音頻測定軟體及麥克風收音，記錄安克隆竹琴、風鈴、臀鈴的單一音頻及共振音頻圖後，已可以準確的將臺灣最大的天然資產－三~五年生『竹子』轉換成校園律動的節奏樂器，希望以後能大力推廣到其它學校，讓我們臺灣的學子都能自己製作出安克隆竹琴及創新的賽夏族臀鈴，快樂的享受學校表演藝術課帶來的音樂與律動的美感！

關於研究方法：平面滾動實驗中所使用的斜坡軌道，是仿照溜滑梯的外型所設計出來的；至於斜坡滾動實驗的U型軌道，則是回憶起暑假期間曾到遊樂園看見雲宵飛車在起起伏伏的軌道上運行時所構思出來的方法；飛行實驗的球體飛行器，其靈感是來自校園中常見的盪鞦韆。這三種實驗方法都是利用球體本身的重力當作驅動物體移動的力量來源，並以量測時間差代替距離的概念，把記錄資料的工作變得非常簡單，讓我們在有限小空間內就能做實驗，來提升實驗過程的便利性與結果的準確性。透過實驗的規劃，我們分析凹洞的形狀、大小、深度、數量與分佈對球體的運動距離遠近的影響程度，並推測最佳設計的參數。

入射油滴(母油滴)與水面第一次碰撞時並不會穿透水面，但碰撞過程所產生的液柱會震盪，我們發現若液柱震盪過程中有產生分離的油滴(子油滴)，則子油滴落下時跟液面進行第二次碰撞，在某些狀況下會發生穿透液面的現象，但母油滴高度並非愈高就愈容易產生可穿透液面的子油滴，經由觀察結果顯示，子油滴是否可以穿透液面與觸水時液面振動方向有關。另外我們也觀察到水面的溫度對子油滴穿透的影響非常小，但加入清潔劑的液面比較容易被子油滴給穿透了，另外我們試著縮小母油滴的體積，來觀測子油滴穿透液面的狀況。

「波形密碼」中的“波”，是黑繩示波器上白線反射的光線被黑繩擋住而形成影點，因視覺暫留而殘留並連成波線。首先，發現圓筒曲面經幾何投影會造成波長呈現「短－長－短」的歪像畫狀況，砂帶機則不會；黑繩的擺幅會限制波形振幅，黑棍則不會。第二部分，推導出相位差公式：相位差＝(波數×360°)/半面白線步數＝(360°)/(半面白線步數×轉速比)，且當相位差為360°的整數倍時，波線會完全重合。以及波數公式：波數＝1/轉速比＝(相位差×半面白線步數)/(360°)。第三部分，從經拆解的Ａ、Ｂ、Ｃ組函數關係式開始，最後推出Ｄ組（圓筒＋黑繩）的函數關係式： y=kcos⁡(f×tan(ωx)+b)×cos(ax)或y=kcos(ω×|x|m+b)×cos(ax)。

臺灣高速鐵路因地層下陷而有行車安全的疑慮，每年耗費數千萬來嚴密監測地層沉陷。 本沉陷的測量利用商務筆記型電腦中的加速度感測器，來記錄列車行進地層下陷處的電壓變化，透過QCN Live軟體轉換成加速度值，並分析高速鐵路經過地層下陷地點時的運動狀態，以耦合系統的物理模型並用KBM漸近法分析並描述得到資料與計算沉陷值。 透過全線測量，訊號的可靠性，高鐵苗栗麻園坑段反覆驗證，物理模型的適用和正確性，計算沉陷值，也在誤差的合理範圍內。 由此顯示，此沉陷的測量方法是可行的。尤其相對於傳統的人工測量方法，這個方法更有利於迅速地測量高速鐵路地層下陷，發現轉向架避震器的異常，防範事故於未然，更可節省大量的人力與物力。

經過一連串的實驗，發現固定斜面傾角時，水滴在金屬板上能穩定下滑的質量有一定範圍，利用光電計時器測量後，發現水滴會在金屬板上達到終端速度，終端速度與不同的質量、不同傾角還有水滴與斜面間的接觸面積有關。利用高速攝影機觀察沾有衛生紙屑水滴，可以看出水滴內部的運動情形可以分為前端的滾動及後端平移兩種，表面則是如履帶般由表面張力所帶動。

我們利用波以耳定律推演出的實驗，希望達到和排水法一樣的效果，測量易溶於水不規則形狀物質的體積。實驗主要是探討波以耳定律是否能夠同樣測量出易溶於水不規則形狀物質的體積，我們重複多次測量了不同質量的氯化鈉與蔗糖，透過觀察壓力的變化，並代入公式算出體積。實驗結果發現：這個方法可以取代傳統排水法來測量易溶於水不規則形狀物質的體積，是一個不浪費水又省時且不會汙染待測物的好方法。

一般來說，水難以帶電。但將高電壓的靜電通入流動的水中時，可以發現水柱散開的現象(圖一、圖二)。為了描述此現象，我們訂出了兩個物理量：散開距離(水柱長)(圖三)與散開張角(圖四)。為了研究此現象，我們做了基本性質的探討與實驗，結論如下。 基本性質探討的結論： 1.電流不改變水流量 2.水柱散開的機制分為截斷與甩動 3.電流與水流量不影響截斷的水滴大小 實驗的變因： 1.通入電荷量(電流) 2.水流量 3.表面張力 4.液體導電度 實驗的結論： 1.散開距離隨著電流增加呈指數下降。 2.散開張角與電流呈高度正相關。

2000年世界盃 ITTF發佈訊息將乒乓球比賽用球從38mm改為 40mm，我們實驗探究38mm與40mm乒乓球的差異。彈跳高度30公分時，38mm小球彈跳高度、速度和彈跳係數都低於40mm的大球，兩者在長顆拍面彈跳最高、平面NT拍面彈跳最低；而在60公分的彈跳實驗中，38mm小球的彈跳高度、速度和彈跳係數卻比40mm大球佳，兩者在中顆拍面上彈跳最高、平面NT拍面上彈跳最低。不同拍面上40mm乒乓球摩擦力比較值都大於38mm的乒乓球，平面NT拍面上的摩擦力相差19.56%最多；長顆拍面上摩擦力相差較少只有3.83%的差距。一樣的彈射條件下，38mm乒乓球比40mm乒乓球更能夠彈射出較遠的距離。