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物理科

「漩」機重重

流體旋轉時,外圍及底部流體,因槽壁及槽底摩擦力的影響,流速較慢,相對的壓力也較大,導致外圍的水流會轉入中心,發現本實驗的渦流為強迫與自由漩渦組成。實驗中,探討 f(轉動器的頻率)、H(總水深)、y(?入深度)、R(轉盤半徑)四者與角形數間的關係。若 y、R 愈大、H 越小,隨著 f 的增大,可觀察到的形狀邊數越多;反之,若 y、R 愈小、H 越大,則 f 愈高,所形成的圖形半徑愈大,易超過轉盤,不易觀察。依白努力定律,外層水流的流速較慢,而內層水流的流速較快,故外層壓力大而內層壓力小,水會由外往內流,而此渦動流於轉動液面產生的剪力,可能為產生 N 邊形漩渦的主要原因之一。流體旋轉系統中,因轉動而產生流體離心力與內外層壓力差交互作用下,於某特定相關的因素條件下,形成特定角形數漩渦,是本實驗的重要發現。

神奇寶貝進化的秘密

市面上某廠牌零食隨包附贈有的神奇寶貝炫風卡,這種卡可在某些角度只看到神奇寶貝進化前的圖案; 在些角度看到神奇寶貝進化後的圖案。而且卡片旋轉時圖案會交互變換。而另一種牛奶糖送的神奇寶貝貼紙也是這樣的情形?後來又發現一種先進的大頭貼機器,拍出來的變身大頭貼也跟上述情形一樣!為什麼會有這樣的變化呢?不同廠牌零食送的玩具、變身大頭貼原理是否相同呢?我們很好奇?於是著手對它們的原理追根究底。

會唱歌的杯子

看了影片中的馬蓋先用手指在杯口一劃,就會發出美妙的聲音,我們也能做到嗎?又請教會變魔術的外公,他說:「有可能。」上學期剛學過自然課第四單元「聲音的大小高低」,更激發了我們做「杯子唱歌的研究」。杯子為什麼會唱歌呢?什麼樣的杯子唱得最大聲?還有…這些問題實在很有趣啊!!於是我們倆就開始這快樂的實驗。

甜蜜方程式-探討網球拍甜區尋找方法及握拍方式

我們採用不同架設並結合力度計記錄握把及手腕處的受力變化,找出網球拍甜區內的重要三點:節點(NODE)、碰撞中心(COP)及強力中心(COR),協助初學者快速找到甜區並了解適當落點對手腕的重要。首先,由回復係數得知強力中心位於拍面的喉區中央;再來,以懸吊(鬆握)及連結手臂(緊握)兩種方式,分別搭配慢動作錄影及力度計找到三種握位下對應的碰撞中心位置,並模擬單擺運動,得到碰撞中心距離與週期平方的線性關係式,作為鬆握與緊握的甜區範圍參考。在節點實驗中,由能量守恆找出節點位置,與手測結果相符。最後,發現三點中又以碰撞中心最能降低手腕受力。因此,建議初學者採鬆握短拍方式,不僅甜區上移、放大,擊球強度獲得提升,也有效增加手腕舒適度。

『肚』裡乾坤,不同凡『響』

有一次,我們看到社會老師在彈吉他,一看到吉他有著葫蘆狀的大肚子,我們就想說,為什麼吉他是葫蘆狀呢?難道不能有其他的形狀嗎?因此,我們就想要來研究肚裡有什麼奧秘。透過不同的形狀、體積、厚度、材質、開洞的大小及位置、蜂鳴器力道、骨棒排列方式等實驗中,瞭解這些因素對音箱會有不同的影響力。親手作音箱,了解原來樂器的肚子裡蘊藏許多不為人知的秘密

非彈性碰撞下的滑車運動

一般教科書在處理「高處落下的彈性球彈跳問題」時,均將每次回跳的恢復係數(coefficent of restitution)視為定值。據此,影響恢復係數的變因似乎只存在於彈性球在與碰撞面之間。 上實驗課作鋼球的非彈性碰撞試驗(第一冊實驗六)時,意外地發現鋼球的恢復係數似乎隨著碰撞前的初速而改變,然而變化的規則並不甚明顯。為什麼?難道是實驗的誤差?或是另有其它未經考慮的變因存在?

軟硬兼「溼」

所謂麻雀雖小,五臟俱全,我今天總算在「粉筆」身上見識到了。本研究是探討浸泡不同種類的溶液或不同溶質的水溶液粉筆來測量其硬度的變化,像是粉筆浸泡在水中時,粉筆會漸漸變軟;浸泡在甘油中,則粉筆會變硬。我們也嘗試利用日常生活常見的水溶液來對粉筆進行測試,發現只要是水溶液都會使粉筆變軟。也發現所有實驗中使用的用油皆會使粉筆變硬,但橄欖油卻會因為浸泡時間越長而使粉筆越變越軟。除此之外,我們還利用浸泡在不同種類溶液與不同溶質水溶液的粉筆,進行書寫的程度及消耗量的多寡比較,發現浸泡過鹽水的粉筆書寫效果較佳,但容易剝落,不易保存。

紙捲壓縮形成摺痕之探討

我們已知如果將一張紙捲成捲筒狀將能承受來自紙捲兩端極大的力,有趣的是當兩端的力超過紙捲所能承受的最大限度後,它會沿著紙捲方向壓縮並在其上形成規律的菱形摺痕,使紙捲形成一種在縱向有彈性、橫向不易變形的結構,於是我們利用重物從高處落下撞擊紙捲來進行測試,發現所產生的菱形摺痕與紙捲的周長、厚度等等的相關性。

我看到了「都卜勒」效應

我每次聽到汽車、摩托車的聲音,迎面疾駛而來時,聲音高亢驚人。走過之後,卻突然間變得非常低沉,我覺得非常奇怪,就將這種情形向老師請教,老師聽了,說:「這種現象叫"都卜勒"效應。」又說了一些有關頻率改變的道理。可是我總覺得似懂非懂的,既然聲波和水波的性質相近,那麼就談試用水波代替聲波來觀察了解"都卜勒"效應吧!因為聲波、水波等,都是一種波動,水波容易觀測,所以我們用水波和觀察者的運動來了解另一個"都卜勒"效應。

以6AF6真空管測量電子荷質比實驗之迷思

在高中物理第四冊的實驗課本中有一個以6AF6 真空管測量電子荷質比的實驗,在真空管中使電子由管中央之陰(負)極射出,在螺線管內磁場的作用下,電子以彎曲的路徑向陽(正)極運動,最後投射在塗有螢光物質的漏斗狀陽極板上。測量螢光屏上亮點軌跡之曲率半徑,進一步推算出電子之荷質比。但是陽極板上電子所打出來的曲線恰好是電子的運動軌跡嗎?若否,其投影點連線之曲率半徑又有何意義呢?基於這個疑問,想要探討以這個實驗求取電子的荷質比是否有原理上的問題。