物理科

能源一直是台灣大問題，團隊希望讓生活中被浪費的能量轉換成可用的資源。 從各種壓電效應發電的方法開始進行研究，查詢文獻，我們突破困難，設計了穩定的發電壓電效應測試器，發現壓電片越多數據越大，發電效應也越好，敲擊下的壓電片很容易受損，找到最適合的保護膜，因為實驗才發現壓電片是交流電，必須透過橋式整流器轉變成直流電，並儲存到電容內，才可以較容易地應用在生活中，為了善用實驗成果，我們也測試不同組合方式，最終讓壓電片發電效應倍數增加，更發現正反排放的效應尤其驚人，團隊將會朝向老人生活或實際應用，做出可運動也可發光的裝置。 研究團隊研究壓電片發電，製作出低成本、有效應且最能儲存電量發電組，作品仍在繼續研發中……

本實驗主要探討光纖性質及其生活應用。首先，本組測量所使用的光纖規格，接著改變不同變因，以測量損耗值來推斷光如何在光纖中傳輸。實驗後發現光纖越長，因吸收及微彎損耗，損耗值越大，而光纖彎曲角度越大、半徑越小、次數越多皆會因巨觀彎曲而造成損耗值增加；光纖上彎曲位置則是因全內反射、入射角度等造成越靠近入光處彎曲，損耗值越大；溫度對損耗值沒有太大的影響；波長越大則損耗值越大；而入射角度大於最大可接受角10°後，損耗值隨入射角度增加而增加。本組也將光纖用於製作一些照明裝置。一、用集光裝置來聚集光線，並用光纖將陽光導進室內來達到最小閱讀照明亮度的照明系統，二、只使用纖芯以用來製作安全照明裝置和條狀強光照明。

本實驗以指尖陀螺與馬達製作阻尼器，利用角動量的原理來平衡船隻的晃動程度。從實驗結果發現有裝阻尼器的船隻，震動的波形相對較為穩定，表示阻尼器對於穩定船隻有實質上的效果。而改變指尖陀螺的質量和轉速，也驗證了角動量越大穩定的效果越好。希望未來能進行更大的實驗模型，進而實際應用在一般船隻上。

本研究在康士維錯覺的基礎上，進一步探討中央漸層色彩對其 相鄰色塊影響之行為，並與相機拍照加以比對。首先本組設計不同中央漸層變化圖片，讓20位受試者進行顏色辨識測試，結果發現中央漸層的色彩不僅會對兩側色塊的明暗產生影響，連本身的色彩也會看起來不一樣。再以相機拍攝設計好的圖片，將其存成RAW檔的格式，再以image J程式分析其顏色變化情形，經分析後發現：1、靠近中央亮區一側的色塊確實會變比較亮；2、相鄰兩色塊連接處都會互相包含彼此些許的色彩；3、兩側色塊的顏色會因中央漸層色彩的形式而有所影響，此外、比較兩者結果，具有一致性的發現意謂著康士維錯覺不僅僅只是大腦解讀造成的，還掰和光學及影像處理等問題。

本研究企圖嘗試探究透過磁鐵特殊的排列，使一個磁鐵處於既相吸又相斥的水平磁束縛態，並探討其形成原理、條件與預測工具。結果發現，一、利用兩個大磁鐵與兩個子磁鐵以特殊排列方式可能達到磁力平衡，且此時磁鐵會在某個區間所受的磁力為零，此磁鐵可以保持移動卻又等距的「磁束縛」有趣現象。 二、磁束縛現象特徵：1.大、小磁鐵數量（磁力）不能差距太大。2.增加母磁鐵數量較易造成磁力不易平衡。3.增加子磁鐵數量下，會增加磁鐵子母磁鐵的夾角。4.增加或減少大小磁鐵的磁力，磁束縛距離改變不大。三、 磁顯卡是可以用來預測磁束縛狀態是否形成的有效工具。

張拉整體結構是透過繩索等提供張力，讓堅固的結構在看似無支撐的狀態下維持懸浮與平衡，實驗中透過在尼龍繩上裝設彈簧，觀察平衡時張力大小，以及外力或移動中心支撐繩位置對於平衡和張力的影響，並嘗試將中心繩換成電磁吸盤，觀察維持平衡所需的電壓範圍。由實驗結果得知：1.平衡時每條繩子的張力大小，會受到結構重量以及質心位置影響；2.從側邊額外施力時結構會傾斜，以曲柄所在的側邊施力影響最小，平衡最穩定；3.移動中心繩會使支點改變，使中心繩靠近的繩子張力變大，整體結構傾斜；4.以電磁吸盤當中心繩時，提供足夠電壓(6V以上)可維持平衡；以上實驗結果可以做為張拉結構的繩索材質、結構設計以及可承受外力的參考。

水黽在水面上自在地的滑行，就想探索動態水面的表面張力。先設計用懸掛式的方式來測量表面張力，發現寬度愈大，可承載的重量越大，若加計沉陷的壓力差，則表面張力趨於一致。再測量兩根線接近時的承載力，發現距離小於 5mm，承載的重量隨距離的減少而減少，超過後則沒影響。當波前與壓克力板的方向平行時，在波谷時的向上加速度最大，此時水的表面張力不足以拉上壓克力，就會沉沒。波前與長邊垂直，當波浪來時，表面張力將前方向上抬升，後方要往下降，卻受到的表面張力的阻止，所以容易沉沒。推動鋁線快速前進時，鋁線前後方向上分力減少而沉沒。所以鋁線與前進方向垂直的比例愈多，最大前進速率愈小。依此做出表面張力移動底盤。

探究水流中單擺擺盪變因的影響，確認擺盪的物理機制，用於發電裝置優化調控。單擺實驗以動能轉換參數f*X評估效能高低，於實驗中發現阻礙物兩側流速差造成偏移力並產生渦流，若渦流結構完整，說明流速差大，偏移力大。擺長越長，渦流頻率(f)降低且擺幅增大；擺錘直徑增加使f降低、擺幅及渦流直徑增大。流速10cm/s下，最優單擺-擺錘直徑5cm、擺長20.5cm、33.7g。加阻流柱(擺)可降低f增加擺幅；水流速與共振擺長有量化關係。擺盪發電組的圓筒密度接近水時有較佳的發電效益，於不同流速下，改變擺長可調控發電組之震盪頻率使之共振，增加擋板可增加發電組擺幅使發電效能提升。

當以磁鐵做為擺錘的物理擺，並讓它在金屬面附近作週期振盪，經由實驗量測與理論擬合分析發現，本裝置會因電磁感應而在金屬面上產生渦電流，並對擺產生阻尼作用，其渦電流阻尼力是空氣阻尼力的18.4倍，進而使物理擺較快停止。進一步研究，發現渦電流阻尼作用力大小亦與金屬片材質、厚度、擺與金屬距離、磁鐵強度等因子相關，再者，因金屬的集膚效應，渦電流大小在金屬內的分布會隨著深度而呈現指數衰減；且此大小會受到金屬層間隙或是金屬面的不完整而進一步劣化。最後針對「減震」研究，經由磁鐵物理擺產生的總阻尼力以消除物體的振動能量增益達112%，較同質量的物理擺增益亦達25%，可實現較輕質量塊的物理擺式阻尼器在建築物防震領域上的有效應用。

為了做出失速倒轉返回的特技飛機，發現發射力量與角度和機身結構都有所互相關係。依據失速最大高度、失速水平距離、返回水平距離，發射角度0度時，可選擇87型；發射角度10度時，則可選擇86型；而設定其他飛行目的則可以發射角越大，倒轉返回百分距比與失速高度越大作為操作參考。重心調整上，13mm長尾夾（1.20g）夾在機頭最前端最為合適 。 風洞試驗方面，88型達最大仰角時間最短，翼刀與翼尖小翼不同傾斜角度形狀，最大仰角約在30度左右，推測飛機形態是受風產生升力的主要影響因素。失速倒轉返回飛行修正方面，86流線型可以提高發射角度與水平高度進行。而87與88寬廣型以水平高度，延長升力達最大值的時間為原則。