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物理科

車子風阻的研究

我們是一群喜歡蒐集車、玩車的伙伴,對各種車的造型加了不同的導流板感到好奇,利用參加團體活動自然組的機會,提出了好多有關車的問題,並深入的去了解它。

天生好動-探討花粉粒子於不同溶液中的布朗運動

本實驗使用香水百合花花粉粒子來觀測其在下列溶液中的布朗運動:HCl、CH3COOH、NaCl、KCl、NaOH、Na2CO3、C6H12O6、C12H22O11、ZnSO4、Na2SO4、C2H5OH、H2O2、Ca(OH)2、CaCO3。藉由三眼顯微鏡量測電視螢幕上花粉粒子布朗運動的路徑圖,並由此算出粒子運動的平均自由徑(λ)。 用統計學的方法分析,就容易濃度、酸鹼度、解離率三部份來討論實驗結果,發現:溶質粒子的大小事影響花粉布朗運動λ值的最大因素;pH值越大的溶液,λ愈小;解離率愈大的溶液,λ愈小。 推論其原因,認為溶質粒子愈大,花粉周圍的粒子愈小,周圍分子的撞擊力不易平衡,故λ小:OH - 較H + 的氫鍵強,所以PH值愈大的溶液,因有愈多的OH - ,而使溶液不穩定,故 λ愈小;化合物溶於水解離後的粒子是"離子"因是帶電的粒子,故使花粉粒子在溶液中的運動較不穩定,故λ較小。 此外,我們的結果分析推論亦可在第四部分「混合溶液 – 布朗運動」的實驗結果獲得驗證。

沖泡奶粉問題多

「 × × 奶粉快溶大競賽開始!」「ㄆ一ㄆ一ㄆㄚㄆㄚ」螢光幕又映出沖泡奶粉的廣告了。古裝的 、牛仔的、紳士、紅番、黑人、白人 … … 每人手上一杯牛奶,搖搖幌幌的泡著,看了這些小朋 友可愛的動作,我也就跟著如法泡製一番,很不 幸,效果並不好。因此,我把心中的疑問告訴老 師。老師說:「沖泡奶粉是 『 家常便飯 』 的 小事,但肯以科學的方法去研究它,倒是少有人 在,我們找幾位同學一起來研究吧!」於是我們便開始了實驗工作。

從固體對流探討顆粒體的混合與分離

我們以振篩器和垂直震動器進行實驗,來探討顆粒體的密度、形狀、表面的光滑程度、顆粒間的粒徑比、顆粒表面覆上的液體黏滯性及振動方式等因素對顆粒體對流的影響。實驗結果發現:主顆粒表面光滑、背景顆粒表面粗糙且顆粒細長時,主顆粒較易被推擠上升。當主顆粒及背景顆粒表面覆上液體時,當液體的黏滯力愈大,對流速率減慢。振東方式會影響背景顆粒的流動效果。以桌球為主顆粒,改變背景顆粒粒徑時,當粒徑比(r桌球/r背景)小於3.29時,因垂直推擠主顆粒向上的分力較小,主顆粒便不易再被推擠上升。當小顆粒在上層、大顆粒在下層時,顆粒間會有對流現象,且粒徑比(r大/r小)愈大,對流速率愈快;粒徑比(r大/r小)<1.66時,下層的大顆粒不易向上流動。

以自製漂浮法實驗裝置探討液體介面與黏滯力之關係

量測液體黏滯係數的方法有很多種,各有其優缺點。本研究旨在提出一新方法,由定義推導出轉動情況中的數學關係式,並利用自製漂浮法實驗裝置測量液體的黏滯係數,同時探討液體介面與黏滯力之關係。本研究利用一壓克力圓盤置於待測液體之液面上,使其轉動後,量測其角速度隨時間之變化,透過理論分析,求得其黏滯係數。研究結果顯示,圓盤受液體黏滯力作用後之轉動現象與理論分析甚為吻合,所得之黏滯係數亦與公認值接近。本研究不失為是量測黏滯係數之一簡易可行的方法。

解『色』--探究自製光譜儀之校正方法與應用於水溶液濃度分析--

經過使用DVD來自製光譜儀儀器不斷的設計改良,本實驗得到很好的分光效果,病應用自由軟體Image-J畫素分析得到光譜數據。另外,探究以日光燈、固定波長的紅光雷射、綠光雷射作為光譜數據分析校正(自訂校正公式),誤差率僅為標準光照的千分之1.5~1.8之間。最後,使用自製DVD光譜儀觀察不同濃度的硫酸銅,硫酸鋅及硫酸、氯化亞鈷的水溶液吸收光譜。結果發現硫酸銅在紅光的區域有吸收,但是硫酸鋅及硫酸並無明顯的吸收。最後驗證此自製便宜的光譜儀可以觀測到硫酸銅吸光度有隨濃度變化,雖然方法較為繁複,但可為節省經費的分光度計設計與應用。

搗杵之音

本研究分析布農族與邵族的杵音,發現杵音可分成四~六個音群(Do、Re、Mi、Sol、La、Si),我們也探討了不同的變因(木頭種類、粗細、長短及溼度),對於杵音響度及頻率的影響,並且利用科學化分析,成功地自製縮小版杵音及麻竹版杵音,可以改善原本只憑原住民耆老經驗製造杵音的誤差,並利用”木頭音響學”中Young 的公式『E=〔4π2L4ρ(fn)2A〕/IKi4』,來計算杵音頻率的理論值,結果我們發現杵音頻率的實驗值與理論值,有正相關;同時以竹籤與乒乓球及彩蛋創造出迷你版的可調頻式杵音,來增加原住民音樂的多元性,達到推廣原住民文化的目標。

「冰」不厭「炸」─冰棒棍骨牌的研究

本研究首先探討井字型、田字型、沙漏型與雙三角型等四種冰棒棍骨牌結構的彈開效果(音量、彈開高度和反應時間)。發現井字結構效果最好,且骨牌彈開高度會呈現遞增到一定高度後不再增加。接著研究井字型結構的疏密度、厚度、在不同材質上彈開以及兩端為起點等變因,對彈開效果的影響,結果顯示:(1)骨牌的疏密度1.40公分時,彎曲高度最高,彈開效果最好;(2)厚度2.0mm骨牌的彎曲高度大,彈開效果較好;(3)地面材質平坦且堅硬時,骨牌彈開效果較佳;(4)以兩端為起點施放骨牌,能量的釋放具有方向性。我們並首創了「彈力點分析法」,可以有效的解析彈開效果。最後研究骨牌結構間的銜接,讓骨牌可以做到轉彎、分岔等動作,也製作了兩組環保鞭炮。

利用浮標能測量海水的含鹽濃度嗎?

釣魚的時候看到浮標在淡水中與海水中浮出水面的部分長短不一樣,在淡水中浮出較短而在海水中浮出較長,這是什麼原因呢?海水中所含的食鹽是不是可以利用浮標浮出水面的長短來測量它的濃度呢?我們為了要探求問題的答案,於是我們製作各種形狀的浮標並作下列的實驗。

帆船逆風能前進嗎?

物理第二冊第六章(力的合成、分解和摩擦力)裡,我們學會了利用「平行四邊形徐」求合力、分力。老師曾舉了一個例題,說明風吹帆船,作用在帆上的力,可以分解為「使船前進」和「使船傾斜」的兩個分力,我們發現了問題:1.風從側面吹來,帆船能否按原目標前進?2.甚至於風逆向而來,帆船能否前進到達目的地?