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六年上學期,自然第五單元是討論「四輪車與小山坡」老師指導我們實驗時,我們這組的李東慶發問:「四輪車由小山坡滑下撞擊到方木塊,我們能不能知道它的撞擊力有多大?」 我也問老師:「是不是有什慶方法可以減少撞擊的力量?」 在老師的解說和指導之下,我們一起開始做瞬間撞擊力的研究。
本研究是從自然與生活科技領域中的有關磁鐵的單元出發,依據磁鐵的各種特性設計各種軌道,如直行軌道、360 度軌道、轉彎軌道、波浪型軌道、磁浮軌道等,並將這些軌道組合成一個磁力車能行駛的磁力樂園。最後,我們還發展一個獨特的「立體磁力線測量儀」分析磁力樂園中各個不同軌道以及各個軌道銜接處的磁力線。我們利用一整年的時間完成這個磁力樂園的研究,獲得非常多的收穫。
(一)暑假參加科學研習,教授讓我們實地操作,來暸解一些物理現象,讓我們感到興趣的是有關波動(振動)現象,如( 1 )藉由示波器而瞭解聲音振動的週期性和二維簡諧振動。( 2 )梅爾得實驗:藉電振音叉與繩的振動而瞭解駐波與共振原理,其中波速的計算還是由一個我們不瞭解的公式 而得。因為我們只瞭解 v = fλ以求波速。 (二)在物理課本分子模型中讀過一個模型:粒子周圍都有 6 個粒子,且其間引力以彈簧相連接示意,我們想知道該粒子到底是作何種運動? (三)由以上研習營的活動和設計實驗,我們決心自行設計一個新的機械式的振源,又能改變振動的振幅,又能改變振動頻率的振源,又能直接測量頻率,來進行一連串的振動實驗。
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。
因不夠甜而加糖,也常看見糖在水中溶化了,而水溶液的體積並沒有顯著增加;可見用排水法去測量可溶性固體的體積,是不可靠的。三、一天,我們得到一個玩具注射筒,發現若用一手指堵塞住筒孔,另一手把活塞往後拉,筒內原來空氣的體積就變大了,這時把拉活塞的手一鬆,活塞又滑回原來的位置”這是因為筒裹的壓力小,使空氣的體積變大的綠故。但固體的體積是不會因壓力小了而變大的;倘若筒內放一固體,拉動活塞,使筒裏空氣體積變大,不就可以換算出固體的體積嗎?
此實驗是將模型置於風洞中,藉由風洞模擬真實流場,及利用皮托管壓力計測量壓力值,並用風洞的煙線產生器觀察流線的變化。實驗中調整風洞風速為1.0m/s、3.2m/s、5.3m/s、 7.4m/s,以風速算出雷諾數值,以找出應有的流場分布,與測得的壓力分布圖加以比較;並利用白蠟油產生煙線將風洞內的真實流場具體化。 實驗中所有情況的雷諾數皆介於103~2×105,依照資料,此時空氣會有剝離現象(分離點),且分離點會向風的來向移動,從實驗數據中皆可看到,在數據中的最低壓便是分離點。所有模型因橫切面皆為對稱形(正方形),所以壓力分布會對稱。 拍攝煙線結果發現,金字塔、正立方體及長方體在背風面皆有渦流產生(當高度越大時渦流越大),但是僅有正立方體與長方體的正面下方有渦流。因為長方體的背風面渦流較大,依此結果可暫時推測長方體的背風面最不穩定。
我們常接觸到光,但對自然課本中所說光學的各種現象不太暸解,希望透過雷射光的特性,提供老師做教學參考,以便有助於大家學習。
本研究以蓮霧為題材,探討非均質圓錐形浮體(蓮霧)的平衡與穩定。結果發現,蓮霧浮在水面上具有雙浮態,分別是直立式浮態(鈍端朝上)與橫臥式浮態。並透過自製蓮霧模型發現此類浮體的浮態與重心位置高低有關,重心越低則會產生直立式浮態。實驗選用蓮霧為非均質圓錐體,重心位置經測量為5/12h,較一般均質圓錐體1/4h高,且浮於水面時因重心低於浮心,使二種浮態呈現穩定平衡。並透過實驗證明直立式浮態穩定性較橫臥式浮態高。並進一步研究蓮霧在水面下的翻轉。最終浮態受到入水方式、初速大小的影響,並與第一次落下最低點時蓮霧是否呈現穩定平衡有關。初速大的落水,蓮霧最終浮態多為橫臥式;而初速小的落水,最終浮態則傾向較穩定的直立式。
在偶然的機會中,觀察到輻射計轉動的方向與我們預測的方向相反,本以為輻射計上的亮面所受到的推力該大於黑色面,但事實卻相反,因此引起我們對它作更深入探討之興趣。
浮沈子慢慢下沈至液體表面時,可能受到液體表面張力的影響,而使這時侯浮沈子頂端低於水面,我們的實驗就是利用浮沈子從浮到下沈的過程中,受到浮沈子系統內空氣體積的影響,分析體積與它下沈的關係,並進而比較浮沈子受到液體表面張力的大小,並以不同溫度的水來驗證溫度影響因素,以及不同濃度的鹽水溶液、酒精、沙拉油做比較,找出這個力量與系統體積的關係。