物理科

搭火車於火車交會列車時會感受到左右晃動，好奇這是如何發生的，查閱了相關文獻，發現白努力定律與康達效應的解釋不同。所以我們設計模擬實驗：兩車一靜一動、兩車交會、兩車同時前進，觀察其發生的現象，並利用白努力定律以及康達效應進行推論，解釋錯車時車子晃動現象。實驗結果發現：當車子通過另一靜止的車子時，會先向外側晃動；同向前進的車子，會向內側晃動；反向交錯前進的車子，會向外側晃動。我們得到的結論是：發現白努力定律未能完全解釋錯車時車子晃動的現象。若以康達效應則較能解釋。

使用小白板、強力磁鐵及壓克力方盒自行設計彈珠檯。目的是：用幾乎相同的初始條件，卻得到寬廣的滾珠機率分佈來顯示混沌的存在。實驗結果：(一)對一次碰撞情形而言，滾珠撞擊撞針前速度越快，反彈後落點分佈會有朝兩側偏移的現象；(二)滾珠在撞擊前的x方向的小偏差，會使撞擊後最終落點位置產生極大差異；(三)提高多次碰撞機會，但因撞針的排列是有規律的，使得落點分佈也具有規律，且排列密度越高，碰撞次數越多，分佈就越趨於一致，但前提是滾珠軌跡沒有被撞針侷限(排列密度中例外)。總之，滾珠碰撞後的落點雖無法預測，但經由多次實驗發現，滾珠落點的機率分佈具規則性且其曲線會『收斂』，符合不規則中存在規律的特性。

那天我買了一個風車送給弟弟，弟弟很高興地玩著它。突然，我想到：為什麼風車都是四個葉片的呢？多一點葉片或少一點葉片可不可以？因此，我決定來做個實驗，看看葉片的多少與風車轉動的速度有沒有關係？但是，我們玩的風車只能做成四片的，沒有辮法做成葉片數目不同的風車，所以我找了兩位要好的同學一起研究；終於想到這種圓形的風車，我們就做了下面的實驗研究。

Rattleback（又名 Celt Stone）為一橢圓形底面之物體，當往某個特定的方向旋轉後，它會開始上下震盪，然後再朝相反的方向旋轉。逆轉原因來自動摩擦力之分力所造成的力矩，此分力與接觸面摩擦係數有關，在某些條件下會產生最佳逆轉效果。我們以自己所製作的模型，來分析各種變因與逆轉效果的關係。並觀測到運動過程中，其對稱中心在 X、Y 兩方向的震盪振幅會隨時間呈現收斂的狀態，軌跡呈現出「帶阻尼的利薩求圖形」。

在網路上看到機器鼠的影片，我們覺得很有趣。因此我們決定自己動手製作會動的機器顫鼠。我們動手完成顫鼠的前、後腳及身體，使機器顫鼠成為不掛輪子卻能前進。中間，我們遇到各種問題。因為沒有解決策略，我們不斷觀察異象、察覺問題，完成時還會遇到功能性不完整的問題，讓我們在過程中必須尋找解決的策略以突破困境。我們得到結論：(1)重心愈往前，機器顫鼠到達終點的速度越快。(2)顫鼠後腳材質是菜瓜布最快，毛巾布料次之，橡皮最慢。(3)後腳底部貼120號或是320號砂紙時，前進速度最快。(4)旋轉臂的長度愈短時，前進速度越快。(5)前腳寶特瓶直徑7.7cm、8.8cm時，彈力大，則前進速度最快。(6)墊片愈多，旋轉臂甩動的力量愈大，離心力愈大，則前進速度越快。

將氣球拉長時，其溫度會上升，放鬆時溫度會下降至比原溫度還低。我們猜測拉長時溫度會升高，是因為力學能轉變成熱能，而放鬆時溫度會下降，是因為熱能轉變成力學能。後者是比較少見的現象，所以吸引我們的注意。在研究過程中發現記憶金屬所製之眼鏡腳，也有相同的性質－－將它彎曲後溫度會升高，而放鬆時溫度也會下降，於是決定亦仔細觀察此現象。研究發現：\r 一：氣球伸長至固定長度，停留不同的時間後放鬆，停留越久，會下降至越低的\r 溫度。\r 二：氣球負載重物加熱後，會使平衡點上升。\r 三：將氣球拉長固定長度後，加熱後再釋放，彈回去的振幅較大。\r 四：氣球拉到定長後，加熱可使其張力增大。\r 五：將眼鏡腳彎曲後加熱，加熱可使其應力增大。

四年級的校外教學日，我們去參觀淡水紅毛城。附近許多攤販競賣淡水名產一阿婆鐵蛋。一顆顆的鐵蛋又硬又鹹，大家都很好奇：「為什麼一顆大大的雞蛋會變得小小的呢？」大家紛紛請教老師，老師建議我們動手做實驗來了解蛋的秘密。

太陽能電池是近?最『夯』的新興科技產業，太陽能的應用幾乎也漸漸普及到每個人的生活之中，舉凡太陽能?、太陽能熱水器、太陽能手機等，甚至在歐美已經將太陽能發電大範圍的推廣到一般家庭及工廠的供電系統。在全球一片節能減碳的呼聲中，各國無?致?於替代能源的開發，可以預?太陽能將是未?「?色能源」的明日之星。就以?門而言，已有?在少?的家庭接受政府的補助在自己家中裝設太陽能熱水器，各級學校也都有太陽能的專案補助及增置太陽能教學區，可?政府推廣能源與環保教育的概?。我們?用市面上購得的簡?太陽能板，就我們覺得疑惑及感興趣的部分設計?一系?的實驗?比較，獲得粗淺的認?，並?用太陽能板的性質找出光電?與照?之關係。

由我們的實驗及研究發現，水結冰時的放熱方式是漩渦式的流動，且其強度和溫度有關。我們以染色水結冰，透過染色物的集中方式發現此結論。因容器中各部分水結冰的時間不同，當色素粒子結冰後即難以再流動，而尚未結冰的色素粒子則繼續流動，可捕捉到水結冰時水流的影像。而不同的受冷方式，可輕易控制某些非水分子的集中位置，甚至可造出令人驚嘆的美麗形狀。另外將有色冰柱解剖，竟發現正中心顏色較淺，好像颱風眼喔！粒沙見世界，也許颱風的形成、或大如銀河系的形成也和受冷放熱的漩渦式流動有關呢！

有一天我和哥哥在路面左右傾斜的道路上散步的時候，看見一輛滿載貨物的貨車顛覆在路邊。我問哥哥「這輛貨車為什麼會顛覆呢？」哥哥說「路面左右傾斜太大。」我說「剛才不是有一輛計程車過去了，為什麼不會顛覆呢？」「那是這輛貨車的重心比那輛計程車高太多的緣故吧！」於是我想研究一下重心和顛覆有什麼關係。如有不知道的地方再請教老師。