物理科

自然老師在力與運動的課堂上進行科學展示，在繩子上裝紙片拉一拉就往上跑，到底是什麼原因？充滿好奇的我，呼朋引伴進行實驗討論，我們改變拉繩的距離、拉繩的頻率、不同的爬繩長度、不同材質的繩子、紙盒重量不同、吸管角度不同、吸管長度不同和紙盒裝上不同粗細吸管，實驗結果都會影響繩子與吸管之間產生的摩擦力。但相同材質不同粗細的棉繩在實驗結果上沒有明顯差異性，是一種意外的發現。 原來當一位科學家不難，只要把生活中的細節都當作探索，是可以累積很特別的學習經驗，並應用在生活中就是加分，這次實驗如果可應用在疫情下往高處輸送糧食、補給品，又可以幫助更多的人。也是使我們進步的動力來源，科學始終來自於人性。

多數學生午休曾有腿部產生不適的情形發生，本實驗探討如何改善午休時大腿壓迫產生的不適感，利用三種瑜珈墊做為舒壓墊實測是否有顯著改善不適，並透過數據分析改善腿部不適的因素。 為了解舒壓墊的減壓能力，記錄重物壓在舒壓墊上的形變量，4公分厚TPE形變最明顯；2公分厚NBR形變較大。使用問卷調查法，多數人認為NBR材質較為舒適，NR材質較不舒適，為使結果更接近實際使用情況，我們進一步以手機拍攝兩種舒壓墊形變過程並用Tracker進行分析，試圖找出NBR較舒適的原因，發現NBR的形變軌跡較NR明顯，再利用錶式血壓計來檢測趴睡時下肢在兩種舒壓墊上的壓力分佈及大小，得知NBR的減壓能力比NR更好，因此我們認為舒壓墊的形變軌跡與減壓能力和舒適度有正相關。

本研究先根據功能原理與能量守恆定律，推算出四連桿機構中省力與費力的裝置，發現影響因素有桿長及搖桿角度，接著聚焦於桿長，尋找不同型態的長度範圍。以GGB為主，扣條為輔作為研究設備，將所有情況分為四桿相同、三桿相同及兩桿相同，運用基本原理找出形成機構的條件，再利用葛式判別法則推論構成葛氏機構與三搖桿時不等式的分界點，以及葛氏機構對應的型態，並將結論以樹狀圖呈現。 最後，在模擬投石器的實驗中，觀察到在特定從動桿長度下，彈簧拉力越大時，球的拋力大小與前一項的差距會有「遞減」、「持平」或「遞增」的現象，原因是主動桿做等角度圓周運動時，從動桿是做加速度運動，且這個現象可以在實驗中紀錄的球拋出之水平距離中看出來。

本研究討論「飛石索」在空中如何利用兩端重物把繩子拉開，繩子在接觸到目標 物後，可以順利纏繞。研究內容有飛石索發射器設計，兩端重物飛出時的向前初速度 計算，還有讓繩子張開的向左和向右速度分量討論，發射攻擊角度和纏繞到目標物的 落點、圈數，研究結果如下： 一、利用彈力橡皮管會伸縮形變來當發射動力，掛架採用四條懸掛式，飛石索可以順利被發射出去。 又因掛架角度設計成張開模式，所以兩端重物會往不同方向飛出，進而把繩子拉開。 二、目標物距離不同會有不同的攻角配合，例如距離目標物600公分時，飛石索繩長設定在70公分，兩端重物各20公克重，調整攻角角度在15度，圖1：飛石索纏繞住目標物飛石索會有最佳的平均纏繞圈數3.4圈。

本研究以負壓隔離病房為範本，針對居家隔離排風方式進行研究，探討風速、送風口面積、模型長度與長寬比，對負壓差值和風量比的影響。相較於其他研究，本研究以一般房間作為實驗對象，並以每邊縮小十倍的房間模型來進行實驗，再將實際測試數值和理論數值進行比對。結果發現：排風扇風速與負壓差值呈正相關；送風口面積和空間體積與負壓差值呈負相關；排風扇與送風口面積比值為1~ 2之間時，風量比最接近理論數值。回推實際情況後可知：在2.46坪的套房留下 303 ~ 606 cm2的送風口，安裝風速 4.73 ~ 14.33m/s 的排風扇，可達負壓差值標準，增加居家隔離的安全性。

常常在足球比賽過程中，看見踢定位球時，球在空中劃出弧線後進球得分，實在令人著迷。這美妙的弧線球是如何踢出的呢？本研究係運用所學過「槓桿原理」、「輪軸裝置」等省力原理，自製一臺「足球發射器」，藉由實驗得知足球香蕉球飛行的情形，並印證其中原理。 本次的實驗結果，當鞋面偏角設定為30與45度時，踢中球的第5點（足球正視圖的中心點往右3公分的垂直線及往下3公分的水平線之交點），以及將鞋面偏角設定為30及60度踢中足球的第6點（足球正視圖的中心點往下3公分的點）時，能讓足球產生較大的向左彎曲的情形。期能讓學生能透過更科學、更有效率的方式 來學習踢出「足球香蕉球」，也能體會更多的踢球樂趣喔！

59屆國展國小組物理科第一名作品提到｢球殼內空氣受熱膨脹而造成的壓力增加效果，對凹陷乒乓球的復原產生極小的作用｣。實際經驗：凹陷乒乓球一旦有孔就無法遇熱復原，所以想確認實驗。 用自製壓球器確保凹陷的深度與形狀後，確認相同凹陷乒乓球遇熱後沒孔的球可復原，有孔的則不能。利用自製氣壓計確認了59小物作品中球殼內部空氣受熱產生的壓力被嚴重低估、讓凹陷乒乓球恢復所需壓力被高估。 我們重要實驗的結論有二，第一:｢氣體受熱膨脹是讓本研究中凹陷乒乓球復原的重要原因｣此與59小物的結論不同。第二：我們體驗到同稱作"凹陷乒乓球"，差異可能非常大(材質、厚薄、凹陷形狀…)，因此還是可能在某些狀況下59小物觀察的現象存在。

我們實驗目的主要是探討影響空氣動力車行進距離的因素為何？瞭解其在車身大小與重量相同時，藉著改變針筒大小、針筒容量、重心、車輪大小與車頭，來瞭解影響空氣動力車行進距離的因素，並針對改造車體結構對行進距離的影響來進行實驗與探討，驗證我們的推論。藉此充份掌控一些空氣動力車的製作技巧，期望最終能夠做出一台可以跑得最遠的「究極空氣動力車」。

首先，設計研究一來找出最好的輔助噴氣裝置。觀察到當裝置的出風口為1公分且不延長路徑時，可讓吹風機的噴氣效果 增強以便輔助觀察。其次，透過研究二改變機翼模型的材質、重量、與形狀來找出最好的機翼模型。發現，材質不會影響飛行效果。而飛機機翼形狀在寬度為10公分且形狀固定時，用長為12公分的機翼模型，可以用最少的風力維持飛行。研究三整流，發現鼓風機製造出的氣流是紊流，所以添加吸管等材料來達到整流的目的。發現，縮減吸管的直徑雖可讓氣流變穩，但也會消耗風力。在保持風力的前提下，最具有整流功能的紙加一組粗吸管柱，所以用其來輔助觀察研究四。最後在研究四，測量研究二各種機翼上層的風速，來做為研究二的討論資料。

新聞報導「矽光子」是台灣未來重點產業，經老師解釋，我們學習到「矽光子」是將電信號轉成光信號在波導上傳輸。光可看是一種波動現象，我們嘗試能否從水波來了解波導原理？在實驗自製水槽中，針對小振幅淺水波的水波導現象與實驗變因進行探討。經多次測試：水波經過單通道傳播一段距離後，水波振幅在約30cm後衰減，而波導上傳播的水波可延波導傳遞更遠距離(>60cm)。 進一步以水深、頻率、壓克力條高度為變因實驗。結果顯示，須同時滿足波速比≦0.65以及起振水波半波長接近波導寬度才能實現水波導現象。 在異型波導實驗中，證明水波導有缺陷時，水波依然可以維持波形在水波導上傳遞。故展示利用小振幅淺水波在水波導上的傳輸，可以學習到矽光波導的傳輸行為。