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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!

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。

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。

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。

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。

讓氣動車跑得最遠

氣體壓力是讓氣體動力車行進的主要因素,我們企圖了解多少的氣體壓力可以讓自製寶特瓶動力車行進多少距離,因此我們在研究中探討氣體壓力、氣體體積、動力車的噴口孔徑與行進距離的關係。我們發現氣體體積、壓力或噴口孔徑較大時,能把車子推動的距離較遠,但是在一定的噴口孔徑以上呈現不穩定的狀態。我們也從實驗數據預測壓力及噴氣孔徑與氣體動力車的行進距離,並且獲得驗證。因此我們藉實驗結果推論控制壓力及調整噴氣孔徑,可以使氣體推動車子移動到預定的位置。

不可思議的小尖冰~探討水珠結冰的特殊現象

透過小小水珠的結冰,我們發現令人驚奇的神奇現象!加蓋的水珠結冰時,底部與側邊會先結凍,內部的水最後結冰時只好往上頂出,因此形成像桃子狀的可愛冰尖凸。其結冰的過程,通常會有過冷現象,只要加入其他物質使其溶於水,就不會形成冰尖凸了。在有出風口的傳統冰箱下結冰,不加蓋比較不容易形成冰尖凸,冰尖凸的形成與否,深受風向干擾。而水珠的結冰,若是有冰尖凸的,高度的變形比大約為一點多倍,寬度則接近一倍,表示底部與側邊先行結冰時,底面積不會擴張,而是將水往水珠中央頂部推擠,才會形成冰尖凸。若沒有冰尖凸的,則高度與寬度會同步進行膨脹,但高度還是略比寬度多一些。另外,我們也嘗試尋找形成冰釘的條件,並與冰尖凸做比較。

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。

『彈』何容易!-探討溫度及濕度對乒乓球拍拍面彈性的影響

本組利用自製的「彈性測試裝置」,探討溫度、濕度對乒乓球拍拍面彈性的影響。經實驗後發現,正膠或反膠拍面的彈性都會受環境中的溫、濕度影響。其簡述如下:環境中的溫度越高,拍面彈性越佳;溫度越低,拍面彈性越差。濕度越低,拍面彈性越佳;濕度越高,拍面彈性越差。而且:一、正膠(長顆粒)拍面在溫度20℃-25℃、濕度55%-65%時彈性變化最大。二、正膠(短顆粒)拍面在溫度15℃-20℃、濕度70%-75%時彈性變化最大。三、反膠(平面)拍面之彈性緩和的隨溫度升高而變佳;隨濕度增加而變差。台灣地區年均溫約24℃,相對溼度約70%~85%,影響彈性最大的溫度及濕度範圍正好皆落於此區塊,因此,在台灣地區進行的桌球比賽應特別注意溫度及濕度對桌球拍拍面彈性的影響。