物理科

科學原理俯拾即是，為了瞭解影響湯匙搖擺下坡的因素，我們設計了一連串的實驗來進行探討，在實驗過程中我們發現湯匙搖擺下坡受到了許多變因的交互影響，包含了湯匙的形體、下坡軌道的角度、湯匙的重心傾斜狀況、軌道底板的數量、材質差異、軌道側板的種類、、、等等因素，請看我們慢慢分析如後。

我們發現了一段離奇的新聞:貨車上的保麗龍箱在快速道路上掉落後，竟反彈回車上，究竟是什麼力量造成的呢?實驗發現，當小貨車行駛時，後端因為形狀而產生卡門渦街，當靠近後斗口中間的渦街把空氣帶入後斗口內，就會造成一個往內的吸力。且隨著速度變快，吸力也逐漸增強(約可增加1.2-2倍)。我們經過不斷測試，發現風洞兩側鑽洞後，會在後斗口除卡門渦街外，另外造成一個上進下出的氣流，所以最後成功的還原出當時比中獎機率還低的新聞畫面。我們也研究這個吸力是否能成為車子前進的助力，經實驗發現，其空氣阻力減少率不論是無門後斗或是另外兩種改良型，都比有門後斗多出20％以上，其中V型後斗門甚至可以接近40%，明顯達到減少汽車油耗的效果。

傳統的過濾器(如濾網、濾紙)是留下較大的物體而讓較小的顆粒通過孔隙，但液體薄膜(如皂膜)卻是相反的過濾機制，它允許大顆粒通過而保留住小顆粒且液膜在顆粒穿透後會有自我修復的特性。本研究以保麗龍球對皂膜的穿透實驗來探討球體大小、皂膜半徑、球體掉落距離、皂膜調配比例等因素對皂膜過濾機制的影響，並確認皂膜對顆粒分離｢通過與保留」的選擇，取決於球體落下能量與液膜拉伸的表面能之轉換有著密切關係。

吐良是少數使用大量泛音演奏的樂器，根據頻率與開管基音或閉管基音的比值，可以準確的預測聲音是在長管或短管邊振動。實驗者先以泛音公式計算頻率預測值，並以阻塞棒進行檢核，正確率達到100﹪。 按壓指法分為4種分別為全閉指法、全開指法、長開指法及短開指法，不同指法選擇短管或長管，閉管或開管的泛音。例如全閉指法所吹出的音會出現在長管閉管泛音及短管閉管泛音中。同一指法中控制吹氣氣流速度可吹出不同音高的泛音，吹氣越急音高越高。任何管長的聲音都出現在預測值直線上或其附近。短管的長度變化對長管的閉管基音和開管基音影響很小，但短管的長度變化對短管的閉管基音和開管基音有顯著的影響。

實驗結果顯示，經過夯實步驟的道碴，彼此靠近愈形緊密，道碴間所產生的摩擦力，巧妙地達成固定枕木之效果，但是在雨天的時候，受水份的影響，而造成道碴間的摩擦力變小，尤其以泡水時的影響最大，此時枕木被道碴固定力量也變小最多;由於道碴間有縫隙，讓鐵軌在雨天的時候可迅速將路基上雨水迅速排開，路基因而不易積水，所以影響固定枕木的力量與道碴的形狀、大小、外觀圓滑與否及枕木形狀有關係外，氣候因素之於道碴濕潤程度亦不容小覷。此外，道碴還有分散火車重量防止鐵軌下陷的功能，可讓火車行駛在鐵軌上穩定性較高也較安全。

本研究主要目的為探討鄒族手持趕鳥器之力學、聲學及實際效能。我們發現鄒族趕鳥器為省時費力機械，手持位置須遠離支點，製作最佳材料為桂竹>綠竹>麻竹，一節竹子長度越長可以打擊出較大響度聲響，寬度為6.5cm為最佳製作趕鳥器的寬度，竹節個數以二個為最佳的製作個數，新鮮的竹節製作出器響度和頻率較高的趕鳥器，但竹子放置乾燥後聲音會變清脆，反而可以出現除了基頻以外多個明顯的泛音，也非常適合作為打擊樂器素材，我們實際將音頻錄製後，置於小米飼料旁，發現響度高的鄒族趕鳥器音頻前四天可以有效降低鳥害，但鳥仍有耐受性，故每一支趕鳥器均有其價值，值得保存此珍貴祖先手工智慧。

本研究主要是探討影響磷光物質放光情形的因素，如：磷光物質本身的條件，周遭環境的狀態，以及照射光源的波段分佈與強弱。 首先，我們先透過光譜儀對照射光源進行分析，並觀察在不同條件的光源照射下，對磷光樣本發光情形的影響；接著，再利用加熱器調整樣本周遭的環境溫度，探討在不同的溫度環境下，對磷光樣本發光情形的影響；最後，改變磷光樣本的照光表面積與厚度，觀察這些條件對磷光樣本發光情形的影響。 透過本研究的結果，讓我們更瞭解影響磷光反應的因素，藉此希望能讓我們有朝一日可以實現我們的夢想─教室留影牆的設計。

虹吸鐘裝置常被運用於魚菜共生系統中，本研究將它結合發電模組，發展新型態小型水力發電的雛形，以下是本研究主要的發現：(1)虹吸鐘裝置之循環可概分為注水、排氣、虹吸及注氣四個階段。(2)適當的注水速度、略大的虹吸鐘與虹吸管的間隙以及方向垂直的2公分內徑虹吸管較易產生穩定的虹吸現象。(3)加裝注氣管能有效解決注氣階段無法停止的問題。(4)空氣室高度愈高、虹吸裝置高度愈低、虹吸管愈長可增強虹吸階現象排水沖力。(5)使用5片扇葉以及適度彎曲的水輪有利提升發電效益。(6)使用虹吸鐘產生虹吸現象，可推動較大發電設備，提升發電成效，最後我們建議可以運用虹吸鐘發電於如下圖之降雨或小溝渠等小水源之情境中，增加能源取得方式的多樣性。

從YouTube上《【Fun科學】反重力懸浮術》引發研究動機，加上所學的知識，利用冰棒棍、縫衣細線、熱熔膠為材料，探討正多邊形「互」字型反重力懸浮裝置平衡的規律。 從實驗得知： (一)裝置要達到平衡，外側平衡線的點與中心軸線延長的點連線必須形成一個面，最小的面是三角形；而與上架中心軸同側的2條外側平衡線，形成的三角形，裝置不會平衡。 (二)裝置平衡時，中心軸線延長點一定在正多邊形上架/下架的重心點。 (三)裝置的中心軸L夾角110°的兩邊長度不會影響裝置平衡。 (四)正多邊形「互」字型反重力懸浮裝置平衡時，2條外側平衡線與中心軸線延長的點形成一個「有規律」等腰三角形的面，公式為360°÷正多邊形邊長數=等腰三角形的頂角=正多邊形重心角。

我們先開發有風罩的風力發電機，已証明風罩能提升或降低發電電壓，讓我們對其中的物理原理更有學習興趣。風力發電機要迎風才能有最大的發電效率，由牛頓定律和白努利定律解釋尾翼如何讓風力發電機迎風。白努利定律解釋了為什麼風罩截面積愈大發電效率更高，而康達效應告訴我們發電機的位置也是重要關鍵。