物理科

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。

採集的原始蜘蛛絲在拉伸過程中，其拉力強度並非保持一定，而是在剛開始的時候達到最大值，之後就快速的下降，直到後段才逐漸呈現穩定的拉力，而表現的特色主要是延展性，只有達到高應變情況下，才轉變成為以彈性特色為主，但超過24.5%應變之後，絲線就開始被破壞。將絲線經過加熱或溶劑浸泡處理，將降低延展性及增加彈性特徵，且於低應變時就會表現出來，但同時也可能會將破壞點降至較低應變量。蜘蛛原絲或經過處理的絲線，最高的彈性量約在7.5~12%範圍。

水有三態變化，液態、氣態及固態。平常我們常食用的冰品會因為溫度升高而溶化，由固體轉變為液體，難道只有溫度會影響冰的溶化及掉落嗎？還是有什麼不同的因素會影響冰的溶化及掉落呢？因此本研究設計了不同的實驗，來探討冰在各種不同的變因之下(冰棒棍刻紋、原料溶液、濃度、風速、風溫、水溫、容器中、冷劑添加物等)觀察冰的溶化及掉落情形。

在這個研究中，我們想瞭解重力及骨牌間距對骨牌倒下速度的影響。為了減少變因，做坡度變化時統一使用相同木板放置骨牌。在做了間格、上下坡、錯位、改變轉彎半徑實驗後，我們由實驗得出的結論來完成數個東引的骨牌圖案。

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。

搭高鐵時，用手機拍攝風景，發現窗外的柱子竟然變成斜的？網路上搜尋，這種現象，被稱為果凍效應。 本研究探討：在高鐵上，手機如何能拍到柱子傾斜？在月台上，拍攝移動的高鐵，觀察車窗變化？可否使用影印機，來模擬捲簾快門？如何推測相機快門的掃描方向？車速是否影響目標物傾斜的角度？光線強弱，是否影響果凍效應的拍攝？ 實驗後發現： 一、在移動的高鐵上，將手機橫向拍攝，可拍到柱子傾斜。 二、在月台上，拍攝移動的高鐵，發現手機橫向拍攝時，車窗會傾斜。 三、可使用影印機，模擬捲簾快門。 四、可利用「自製角度板」或「描點法」來推測相機快門的掃描方向。 五、車速越快，目標物傾斜的角度會越大。 六、光線充足時，才能拍到果凍效應現象。

飛輪這個有趣的科學玩具在許多地方都看過許多次了，但對於飛行的科學原理都不大明瞭；我們利用伯努利定律討論飛輪飛行的原因後，使用控制變因法進行三階段的實驗設計，探討操縱變因對飛行距離的影響；從實驗結果可得到三項結論：一為飛輪長度為2.5cm 與5.0cm 其飛行距離最遠，當長度增加時風阻與重量的影響導致飛輪不穩定；二為最佳前端重量為絕緣膠帶纏繞10 圈時，其飛行距離最遠，如前端重量減少時太輕容易被氣流影響、前端重量增加時太重會提前落地；三為發射台發射的平均飛行距離均勝過手臂直接拋擲，顯示出我們組裝的發射台以及設計的實驗具有相當的準確性；這次科展實驗結果可提供給家長、教師與學生們一個簡易的模板參考。

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。

將麥克風放在燒杯裡，遠處的喇叭所發出的聲音，會充滿整個燒杯容器，在裡面迴盪，並且透過麥克風，將聲音回授到擴大機內將聲音放大，再傳到燒杯內的麥克風，又傳回擴大機……，這樣的現象叫做聲音的回授。 經過實驗的證實： 一、 用手蓋住瓶口，回授音即消失，聲音果真充滿容器內。容器越小，回授的聲音頻率越高。 二、 不同距離產生的回授音頻率曲線呈現高低起伏的鋸齒狀。若將鋸齒的高點當波峰，相鄰兩波峰的距離當波長，可以求得聲音在當下溫度時的速度，與理論值誤差很小。 三、 量筒(閉管)內的回授音，因與擴音器的聲源形成兩聲源的聲波干涉現象，量筒內相鄰的兩相近高頻間的距離(波長)，與頻率(或測得頻率的倍數)的乘積會等於聲速。

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。