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物理科

力拔山河-立體幾何模型與氣體對泡泡薄膜的影響

我們學會使用表面張力儀,也利用天秤自製工具,透過實作驗證溫度影響表面張力,每調製泡泡水皆測液溫及表面張力。將幾何模型由泡泡溶液中提離,模型中出現的薄膜因泡泡液體的表面張力而存在,泡膜間相接觸後會重新分配分子位置利於達穩定且內凹的泡膜型態。不同的速率、不同的方位(點、線、面)將模型拉離泡泡水面,發現點先離開泡泡水的內凹薄膜完整成型率最高,面先離開泡泡水成型率最低,邊數越多的幾何模型中間越不易形成結點或小平面的薄膜。對著泡泡薄膜中間打氣可形成與該模型圖案相近的氣室;可藉由抽氣筒將此氣室內的氣體抽出,並恢復該泡膜無氣室前之型態。若乾燥針尖戳入某一片泡膜,可發現,沒被戳的部分區域的泡膜幾乎可保持原貌。

液滴曲面折光的繞射圖紋探討

利用線香探究光在立體空間的分布,發現圖紋與光線的條數具有相關性的,在不同的角度下產生的圖紋精彩炫麗、美妙驚奇令人驚艷。為了找出圖紋、光線和水滴及介質之間的某些相關觸點,設計了相關性的設計實驗並參考惠更斯原理與繞射原理,比較不同水滴形狀、垂吊方式及改變雷射筆照射位置來觀察圖紋差異,觀察不同角度的光經過同一介質的連續曲面產生的圖紋差異,對產生的圖紋加以解釋。透過這一系列的實驗,發現光經過介質時會因遠近差異、角度、水滴形狀出現折射及反射的美妙圖紋,時而交疊或發散,形成了各式複雜曼妙精彩的圖紋。這些都是本實驗值得探討的研究。

「卡最電」---運用卡門渦街共振進行發電的研究

1.彈性體彈力係數在卡門渦街效應中會變化,代表受力相同下,形變量改變,利用卡門渦街共振發電有節能效果。 2.系統渦街頻率為0.76Hz,測量阻流體後方1倍球體直徑處頻率為0.86Hz,2倍直徑得f=0.79Hz,與理論計算相近,證明有卡門渦街效應存在。最佳的組合直徑4cm、弦切角度30度半球形阻流體,有風時k(彈性係數)=6.61N/m,無風時k=11.46N/m。在6.5cm的彈簧座上,放置射流完全發展階段,距離出風口縱向距離15cm橫向距離3cm(15cm/s)處,共振晃動軌跡為橢圓形。 3.阻流體模組在卡門渦街共振下頻率變小,共振效應有穩定阻流體運動穩定性。 4.卡門渦街發電裝置的發電功率為較課內實驗的發電功率穩定,其體積與質量都較輕巧化,有發展潛力。