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物理科

為什麼贏家老是我?

有一天,爸爸拿一包旺旺仙貝給哥哥和我倆分。哥哥說:「我們來玩一個爭餅乾遊戲。」 方法是我們先取一塊餅乾,各拿住餅乾的一端(握餅乾的長度相同),然後由爸爸當裁判,喊「一二、三」,兩人就同時用力往下扳折。結果,折斷的兩段大小不一樣長;哥哥折的那一段比較小,我的這一段比較大。於是又繼續做幾次,結果都一樣。爸爸說:「奇怪!弟弟的力氣比較小,怎麼每次都贏得大塊的?」 我覺得很有趣,於是請老師指導,和幾個同學研究這個問題。

三輪車,跑得快!四驅車,「衝 」得快!影響四驅車速度之原因研究

嗨!又見面了。為了感謝大家的支持以及四驅車熱持續發燒中,所以我們打算對四驅車做更進一步的研究,讓四驅車跑得更有效率。\r 礙於四驅車各項零件昂貴,於是我們結合班上人力,大家各自提供自己心愛的四驅車,將它大卸八塊、拆拆、組組,以發揮最大物力;另外我們也利用廢紙箱的瓦楞紙,自行設計直線、爬坡甚至橢圓形、S形軌道,充分發揮資源回收之精神。為了造福人群,希望我們進一步的實驗桔果,能讓四驅車迷做為改裝的參考,也希望有朝一日我們會作出歷史上的名車。請睜大眼睛,繼續佳下看哦!

夾娃娃機的科學

因為對夾娃娃感興趣,吸引我們開始研究如何用一些符合科學原理的方法,增加抓取成功的機率。我們發現,原來娃娃機台的落爪設定是我們用一般「直上直下」方式,抓取娃娃怎麼樣都不會成功的原因,還發現了夾娃娃機可以藉由調整防甩片、擋板高度、爪套、轉爪…等方式增加抓取的難度。於是我們思考了一些符合科學原理的破解方式,例如:甩爪、倒爪、捏爪、頂抽、翻、逆推等方式,希望增加待夾物的出貨機率,並經由各種設置的情境中得到驗證。

握在掌心的音樂—手笛

用雙手合攏當樂器,掌心空間當共鳴箱,用嘴吹氣在兩大拇指之間的空隙,吹出的聲音像笛音一般,這就是「手笛」。能吹出笛音跟嘴形無關,要成功的吹出笛音而不是氣音,須符合3個條件:1.吹孔空隙要小(<0.15公分);2.吹孔空隙兩旁要有彈性物質(兩大拇指的肉);3.要順著掌心空間切線位置吹氣。而我們也發現:1.掌指關節間愈寬,笛音愈低;2.掌心空間直圓周長愈長,笛音愈低;3.愈用力吹手笛,笛音愈高;4.吹孔寬不影響音高;5.掌根開洞愈大,笛音愈高;6.掌心空間愈大,開洞要更大才有明顯的音高變化;7.手指開洞會比掌根開洞影響手笛音高來的明顯;8.手笛開洞的位置會影響它的音高,距離氣流其始位置較近,影響音高較明顯。

簡易風洞的製作和應用

自從去年十二月十六日突聞美匪建交這則令人義憤填膺的消息後,舉國上下,憤概激昂,掀起了愛國捐獻運動,在全國同胞紛紛踴躍捐輸下籌集了一筆相當可觀的國防建設基金,其中有些人慷慨解囊的表現,真令人感動。在讀了報上這些報導之後,使我們聯想起最根本的救國之道,還是在發展國防科技”因為花費昂貴的代價向別國購買飛彈飛機,終非長遠之計,我國原是優秀民族,國人的智慧才能絕不輸於別人,我們應該可以培育大批的科技人才,而科技人才的培養,需要從小紮下良好的根基,而且本校位置特殊,正處於台南機場航道上,為飛機必經之地,每當飛機飛過時,許多兒童不由自主的舉頭仰望,眼光中流露出十分嚮往的神情,腦海中也許會想:飛機是怎樣起飛的呢?它又怎能這樣自由自在的在天空飛行呢?勞作課上到模型飛機的製作,學生們總是興極盎然,但是做好的飛機無處試飛,又怎麼知道它的性能如何呢?在一次偶然機會裹,由於閱讀一本飛行雜誌,發現航空界先進們以風洞來測量機翼的升力,以致興起製作一簡易風洞的念頭,打算利用團體話動時間來引導對科學活動有興趣的孩子們,去研究這類問題。

永不進棺材的原子筆 【永不斷水原子筆的可行性研究】

在影片【三個傻瓜】中的大學教授有一枝在任何角度或無重力都可寫出來的太空筆。真有這枝筆嗎?可DIY嗎? 結果顯示:(1)市售原子筆平均筆芯內徑及倒立書寫長度:水性筆 > 油性筆 (2)書寫傾角與書寫長度呈負相關,書寫傾角 > 90度任何性質的筆都會斷水 (3)環境溫度與書寫長度呈正相關 (4)油及水性原子筆在水中書寫效果不佳 (5)筆倒立書寫長度和筆芯內徑呈負相關。毛細上升高度:自來水 > 水性墨汁 > 油性墨汁。水性筆芯內徑 < 0.15mm,油性 < 0.05mm,墨汁會毛細上升5cm效果佳 (6)筆芯尾部隔絕空氣書寫長度大為縮短 (7)筆芯尾部加砂效果差 (8)筆芯尾部加水效果佳,加壓8-11cm水頭高為最佳 (9)筆尾部加氣壓效果佳 (10)永不斷水原子筆構想可以達成。或許結果能給同好參考依據及具科學價值。

Domino & Taguchi -骨牌效應與極速最佳因子研究

Domino是一門學問,其中「推推樂」只是多數人對骨牌的刻板印象。其實它有著「物理」碰撞和「數學」推砌的多樣變化,而本研究在探討骨牌效應及極速下的物理現象。研究分別就 速度實驗、因子實驗與「Taguchi-田口法」實驗三階段進行。在經多次實驗記錄、討論,提出結論如下:一、骨牌間傳遞速度呈現暫態週期性,不同因子呈現不同變化週期。二、骨牌效應下發現,骨牌間距小、質量輕、重心於中心趨前及擺錘質量大、撞擊角度大,速度效應最佳。 三、極速最佳因子研究中,經分析因子實驗數據,依照田口 法最佳化實驗,並經驗證後發現,最佳因子組合是:骨牌間距小(2cm)、骨牌重心中心趨前、擺錘質量重(22.24g)以及撞擊角度大(90°)。與單一因子實驗呈現高度相依。

有趣的浮力溫度計

暑假我和家人一起到海水浴場去游泳,就感覺海水的浮力比游泳池的水浮力大,我心裡想,水中加了鹽浮力會增加,那麼水中加糖、加?粉、加沙拉油、加酒精浮力會增加嗎?還有其他變因會影響水的浮力嗎?於是就動手做實驗,大膽假設、細心求證。

懸浮前進吧!磁浮列車

我們用樂高積木自製磁浮列車,卻發現懸浮平穩沒有想像中容易,於是開始一系列有關單面牆懸浮、摩擦力與綜效磁力的實驗,想找出列車懸浮平穩的秘密。在不同材質的單面牆摩擦力實驗中,利用列車可移動的最小軌道傾斜角度畫圖估算摩擦力,並與掛砝碼最大靜摩擦力的實驗數據比較,得到一致的摩擦力結果:木頭磨光滑 < 木頭 < 壓克力 < 砂紙。 列車的懸浮高度與重量有關,懸浮平穩會有一靠牆的力,須鋪置寬軌道,列車外側磁鐵對齊軌道正上方,靠牆內側磁鐵對齊軌道左側。列車在單面牆(木頭磨光滑)成功懸浮的力平衡狀態為:靜摩擦係數0.28,重力59gw,正向力12.5 gw,列車與軌道的綜效磁力60 gw,水平夾角78 度。最後運用電池或太陽能板加裝風扇驅動磁浮列車前進。

簡易自動抽水裝置

學校之自動馬達,最初係以浮球式之開關所控制,由於開關置於水塔內部,常因受潮而生故障;後改為電子式之自動控制電路,亦因線路複雜,產生維護上之困難,囚此乃思自研一簡單有效之電路以為應用。