物理科

我們從小說及電影中認識隱形斗篷，並對於隱形斗篷的存在感到驚奇。因此想探討它隱形的原理，並嘗試自製簡易的隱形裝置。我們初步以（1）文獻探討法（2）調查法（3）實驗法（控制面鏡及透鏡之不同種類、大小、位置、光束射入的角度等變因）（4）暗箱法進行研究，探討隱形原理，達到研究目的，擴展研究成果，讓更多人喜歡研究科學。

全球暖化越來越嚴重，想知道黑白條紋是否有助於空氣的對流或升降溫，可以減少能源消耗和耗電的降溫設備等。此研究在木板上塗黑白條紋的油漆，利用粗細、顏色，測試木板的升、降溫速度。並利用紋影法觀察氣流的變化。 研究發現，任何顏色的木板都有氣體的流動和對流。其中，有黑白條紋的對流較其它明顯。也發現，黑色區塊越大對流就越強烈，如果在黑色的區塊加入適當的白條紋，對流效果比純黑色強。 最後發現，粗黑細白氣體的對流效果最大，升降溫最快，可用在一些需要快速升降溫的物品。例如：太陽能板、杯子。細黑細白條紋升降溫最慢，可用在一些需要保溫或維持溫度的產品，例如保溫箱、孵蛋箱等設備，這樣不僅可以節省電費，讓生活變得更舒適。

台灣四面環海，相當適合大規模建置海浪發電，若我們能在海岸邊興建發電機，不僅可以降低海浪發電的成本，同時也能保護海浪對海岸的侵襲。本研究中，我們使用水輪機盒來獲取波浪的動能，然後藉著改變水輪機盒的結構，以及海浪及海岸狀態，可依據(1)水輪上緣切齊水面且與海岸維持一小段距離；(2)將水輪機盒建置在海浪較大及斜度約40度之海岸；(3)水輪機盒使用導流板、4片扇葉、凹入距離較大及適當高度的水輪；(4)使用數量適當的水輪排列等四項結論，提升獲取能量效益。本研究為能分析細微之能量差異，以水輪拉動物體來表示其能量取得之能力，探討高效益的水輪機盒雛形及沿岸海浪發電的可行方法。

我們曾於網路影音平台中看到有趣的風動陀螺影片，激起我們想進一步研究風動陀螺無限旋轉的秘密。本文主要針對「扇葉設計、陀螺配重、循環扇」三個部分探討：發現（1）風動陀螺扇葉長度影響轉速但沒有改變穩定度（2）風動陀螺寬度會影響陀螺轉速與穩定度（3）扇葉形狀以圓形最佳（4）當傾角位置為1cm角度15度時，陀螺轉速最快且旋轉穩定（5）於陀螺中心配重或配重於扇葉下方都能提升轉動穩定度（6）限制陀螺旋轉範圍，半徑越小轉速越快但越不穩定（7）當循環扇中央遮風板半徑大小改變時會影響陀螺轉速與穩定度（8）陀螺與循環扇的半徑比會影響轉動穩定度，最佳範圍在0.5~0.8。

這個研究想要探討水柱斷流的機制和影響因素，我們發現在斷流前，水柱會產生一節一節的現象，因此想探討節點的產生和水柱斷流是否有關係，根據之前的科展報告，一種說法是節的產生是因為表面張力；另一種則是節是水流因撞擊而產生的波。我們設計了實驗來分析水流量、節點、表面張力、黏性對水柱斷流的影響。

用tracker追蹤身體定點運動數據，探索研究模式！ 軌跡加速度部份：取扣片坐姿， 選擇Y軸速率加速度，確立分析基準。踩踏Y軸端點加速度在此只是速度參數，代表此點之前半圈施力力矩的盈餘¬¬。調整車身遠離標準坐姿，發現固定轉速加速度偏大，代表一圈內有快慢，圈內升速需更用力。此外，我們用模型推出坐墊位置的調整方案，並找出身體角度影響施力的相關性。 功率計部分：測功率算踩踏力量，發現一圈內快慢加速影響功率數據波動大，可以用回歸判別合理數據。高轉速高功率，發現力量增幅並不大；大齒比需要耗更多力去對抗齒比倍率之外的額外阻力；訓練台功率比對軸心功率，機械效率為0.8。 圈整踩踏細節，結合功率力量，希望能完整描繪輪轉踩踏的力學輪廓。

此主題是探討水在傾斜表面上流動時所產生的水階現象。實驗結果，表面傾斜角度、單位時間的水流量、水的流速、表面粗糙度及表面材質等，皆會影響水階現象的產生。表面粗糙度越大，水階現象越明顯，水階是因為前方的水流流速因為摩擦力變慢，而後方水流追上前方，累積的結果就產生了水階現象。板子傾斜角度介於3度到60度之間皆會產生水階現象。傾斜角度越大時，其產生水階現象時的最大水流量值，卻顯著變小。原因是傾斜角度較大時，將造成水流速較快，若再加上水流量較大，大量的水就會相互覆蓋而無法產生水階的現象，因此角度大時反而要小的水流量才能顯現出水階現象。表面若為疏水性材質，造成水流集中而無法擴散流動，亦無法產生水階現象。

本實驗研究金屬圓環藉由表面張力浮於水面上，周圍水面產生的凹陷使得在移動中的圓環受到水阻力，兩浮於水面的金屬圓環間會產生吸引的力量，而對於水箱壁間則有排斥的力量。我們經由實驗探討出金屬圓環所受水阻力、吸引力、排斥力均和金屬圓環的外徑與線密度有關聯，並各實驗得到關係式如下： 【水阻力】F=K (sinθ)0.6409 d2.5366 vn其中n和sinθ有正相關 (n>0且n隨sinθ增加而增加) 【吸引力】F=K (sinθ)1.6833 d0.9406 rn，n=-3.672(sinθ)0.4219 【排斥力】F=K (sinθ)1.1044 d0.4476 r-1 (註：d:外徑，v:速度，r:距離)

鳥羽箭為鄒族獵人必須學習重要的狩獵技術，蘊含流體力學知識。經由耆老的指導鄒族鳥羽弓箭製作，發現鳥羽弓箭的確可以增加射程及準確率。接著進行最佳化探討，研究發現如下:(1)製弓要使用4節桂竹，(2)箭長度最佳為使用90公分箭竹，(3)最適合黏貼藍腹鷴羽毛於箭尾，(5)射擊的角度0o與45o有最遠的射程，箭尾增加射程及準確率也可於小型鳥羽箭射擊模型被證實。接著探討藍腹鷴羽毛作為箭羽的優點，經實體實驗及模擬實驗相互比對，發現藍腹鷴的羽毛具有穩定流場的功效，藉由實驗分析圖我們發現藍腹鷴鳥羽相較於其他羽毛有較高的風速，產生自較強氣流，紊流卻可減少，降低噪音。以上特點均可提高獵人狩獵成功率，同時支持原住民族科學也可以被西方科學證實。

耦合振盪的現象最早由物理學家惠更斯從鐘擺的振盪發現，本研究探討之耦合擺現象即為耦合振盪現象。實驗在長線上掛上兩條細繩，兩繩分別掛上同質量砝碼，再分析耦合擺運動軌跡；分析得一擺擺動振幅增大時，另一擺則會減少。藉改變兩擺間距和擺長發現：兩擺間距影響兩擺振盪週期，兩細繩同長時，週期隨擺長規律增長。在不同數量的擺中，三擺和五擺透過改變多擺的擺長排列方式，發現各擺間的能量會有不同的轉換，規律因此各自有異。除此之外，我們發現彈簧對振盪的影響與棉繩相似，磁鐵在同極和異極時皆呈現明顯左右規律地晃動情形，振盪軌跡和無磁鐵時不同，振盪週期也會變長。上述變因對耦合擺在各擺間的能量轉換有關。