物理科

在網路影片看到軟軟的牛奶糖竟然能刺破硬硬的椰子殼，剛開始我們有點懷疑，經過實際測試後，發現牛奶糖真的能刺入椰子殼，網路影片不是造假，哇，果真以柔克剛。我們的研究中，先設計實驗平台以及實驗方法，實驗中發現不同的撞擊力量、牛奶糖不同頂角角度、不同頂角尖銳程度、牛奶糖與硬物不同的接觸點數、不同角錐形狀，都會影響牛奶糖刺入硬物的深淺。牛奶糖要刺入椰子殼內，頂角角度不能太大，60度的頂角只能撞凹椰子綠色外果皮，我們算出牛奶糖四角錐的頂角30度達到秒速5.4公尺(時速約19.4公里)，或頂角45度達到秒速6.6公尺(時速約23.8公里)都能刺破椰子殼的內果皮硬殼。

當氣球與泡泡的大小、形狀不同時，內部壓力會隨之改變。本研究針對傳統氣球、長形氣球進行內部壓力差之驗證。結果顯示，傳統氣球之小氣球內部之壓力比大氣球大；而長形氣球則為長氣球內部壓力大於小氣球。 此外，我們也針對不同形狀、長度、杯口半徑、長度之泡泡內部壓力進行探討。當長度增加，凸泡泡壓力會隨長度減少，凹泡泡與直泡泡會隨長度增加。而杯口半徑不同時，小杯泡泡空氣往大杯泡泡移動的狀況佔多數。但實際決定空氣流動與否的，其實是大杯泡泡的最大半徑。

奈米科技是一項高科技，甚至被公認是二十一世紀最重要的科技產業。事實上在我們周遭自然環境中處處充滿著許多奈米現象，等著我們去發掘。本研究將分別在蓮花等30 種植物的葉面分別滴上水、墨汁及蜂蜜，帶我們去發現由於「奈米小精靈」在蓮花葉面上的作用，使得水、墨汁及蜂蜜在蓮花葉面上均會集結成珠，如將葉面與地面保持45 度的夾角，觀察並記錄其流動情形，會發現不論是水、墨汁及蜂蜜均會瞬間被滾走。蓮花這種自潔的功能，事實上就是一種奈米效應。只要我們用心觀察，會發現自然界中蘊藏著許多奈米科技的概念，值得我們去研究。經由以上的發現，本實驗將以珠針、保力龍球及保力龍板來實際模擬三種不同等級結構的植物表面，其中有具奈米結構的蓮花和具微米結構的芋頭及一般無奈米及微米結構的姑婆芋葉面。製作完成後，以大的海綿球替代灰塵來解釋，為何蓮花具有自潔效應（蓮花效應）。

本實驗在探討彈力常數較小的彈簧（即彈簧鉛直懸掛時，受重力影響即可伸長的彈簧）鉛直懸掛，待其靜止後使其落下，彈簧底部的暫時性靜止的現象猶如地心引力消失一般。利用攝影技術，將彈簧落下過程合成為一張合成圖以利觀察。我們由合成圖中發現：(1)彈簧鉛直落下過程中彈簧底部有暫時性靜止的現象；(2)彈簧頂端落下過程為近似等速度運動的現象；(3)當底部開始運動之後，整體彈簧質心受重力作用作等加速度運動，但彈簧頂端部分瞬間速度有減緩（相較(2)之速度）現象。因此我們進一步設計一連串的實驗，研究彈簧基本物理量與此現象間的關係，但其關係並不明顯，最後將彈簧落下過程的運動模式加以模擬、討論。

(一)當理化課在研究液體壓力時，我們很難瞭解當容器形狀不同，底面積不同，但若盛放水深相同時，各容器底面積所受壓力會相等。 (二)課本以規則形狀容器(圓柱形)按P=F/A(壓力等於單位面積上所受總力)，推導出P=hd(液體壓力等於液體的高度乘於液體的密度)，但不規則形狀之容器就無法推導出，且不規則形狀之容器底部所受的壓力亦不等於液體重除以底面積。

本研究是運用生活中具有螢光反應的物品作為工具，發展出簡易的紫外線檢測方法。實驗發現，有一些螢光物質會因為紫外線波長範圍不同而出現不同的螢光反應。接著，我們發展出利用太陽光電板測量螢光強度的方法，並探討影響螢光亮度及太陽光電板發電的因素。經測試後發現，螢光的強度、顏色會影響太陽光電板的發電量，螢光溶液的濃度和紫外線強度也會使螢光亮度改變。最後，根據螢光溶液在不同透光條件下的電流差異，可用於檢測生活中不同光源內是否含有紫外線。

上個學期，我們在物理課學了動量不滅定律，並做過二度空間碰撞的實驗之後，同學們在一起討論：三度空間內的碰撞結果會怎樣呢？要如何證明呢？於是有人發言：非利用閃光攝影辦不到，而且需幾架攝影機同時運用。」當時我們深深不以為然，為什麼不能用些簡單的器材證明呢？我們就證明看看。

吾人常見百貨店的櫥櫃裡，放著一隻不分晝夜連續叩頭的唐老鴨，但您曾留心到那隻不具馬達、磁鐵 ……等，何以能有動力使其上下運動呢？那正是啟發我作此研究的動機一一研究低沸點（內能）物質的工作能力。那唐老鴨的肚子里正是裝著這種液體，利用其沾溼外壁的頭部與乾燥外表的肚子之問溫度差所造成蒸汽壓差落，將液體由肚子推擠到頭部，重心上移則叩頭不已，這種蒸汽壓差落所造成的動力如此大，必有賴於此種液體在常溫下有很大的蒸汽壓，且其蒸汽壓隨著溫度之改變量很大者，此即低沸點的液體，既然這高壓蒸汽是很好的動力來源，且因低沸點的液體只須極少熱能，即可沸騰氣化而發動蒸汽機，故太陽能、地熱、高溫廢水就可派上用場，而此種液體的同收亦屬容易，因此不必浪費能源燃料，或用極少燃料就可獲得動力來源，在此世界能源匱乏之際，世界各國無不投下巨資研究新能源，如地熱、太陽能、海水溫度差，糞池沼氣、風車……等，均為人所研究過，但卻未有人善加利用低沸點液體的莫大功能。

學校辦理挑戰營的課程，讓我們有機會學習操作一種抓老鼠的陷阱，這種陷阱非常簡單，只要一塊石板和三根竹片就可以了，活動結束之後我們把這個陷阱的竹片帶回學校不斷的練習與實驗。現在我們不但成為架設陷阱的高手，也深入了解影響陷阱操作成功的因素以及科學原理。並且我們用二個小方法成功改良傳統陷阱的缺點。

1.白努利方程式(Bernoulli's equation)為1738年Daniel Bernoulli 所導出的公式。普通物理實驗的燕政裝置殷穩定性很難控制，且不能隨意改變壓力和流速，實驗結果不甚理想。2.作者於六十八年，第十九屆科展時，曾提出本實驗器材參展，未獲獎。經評審先生指導，及作者三年來不斷研究改進，於本屆再提出，敬請指正。