物理科

本研究是探討風遇到表面粗糙度有差異的球體時，行徑路線的變化並分析分離點的位置。 我們經過線香、蚊香、水霧，最後是以加熱低密度的白蠟油來產生煙霧，並利用電腦風扇、吸管及海綿，製作一個富有整流功能的小型風洞。配合雷射光（加上柱狀玻璃管）來觀察油煙遇到圓形（或球形）表面時的行進路徑。 實驗過程所拍攝的影片經截取、切割後，以軟體「Photoimpact 11」標示出分離點，並量出分離角度。經過許多研究後，我們發現：流體通過物體表面時有分離的現象，當風速越快及表面粗糙，流體愈早分離接觸面，分離角度越小。

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。

將轉盤置入一個自由漩渦，將轉盤朝自由漩渦反向旋轉，特定轉速下，轉盤會形成一個自由漩渦，這個狀態稱為「雙漩渦」。本實驗除了進行雙漩渦實驗，觀察雙漩渦狀態外，還做了滴紅墨水，觀察物體切線速率的實驗、漩渦分離的實驗。分別觀察ω、L、Hl、H、ωb對實驗的影響。 ω增加時，∆Hs、∆t變小， V變大。L增加時，∆Hs變大，V變小，∆t下降後上升。Hl增加時，∆Hs、V變小，∆t下降後又上升。H增加時，V變小，∆t變大。 ωb增加時，∆Hs、∆t變小，V變大。而且我發現漩渦分離是因為漩渦中和把漩渦崩潰抬升所造成的現象。

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。

當我們做定力下物體的速度變化的實驗時，除了用F=mg式外，為了使實驗數據更為精確，又使用了彈簧秤，於使用彈簧秤時，卻發現了各秤的彈性係數因隨彈簧旋半徑的相異而不同，因此，引起我們探求的實驗一一那便是 K值究竟與那些因素有關?

本實驗主要在研究彈簧縱波若干性質。首先在測量波速時發現同彈簧不論伸長量為何，其傳遞縱波的時間皆同。以橫波波速公式為基礎，配合虎克定律、彈力修正項導出彈簧縱波波速公式為 代入此公式求得之速度與實際測得速度相比，相對誤差約在1 %內。之後進行駐波基頻、鉛直懸掛彈簧、彈簧不同段有不同張力等研究，測量波速來驗證公式，結果仍符。其中在分析不同段有不同張力之研究，發現波傳遞到交界處有部分穿透、部分反射的現象，進行理論與測量值的比對，結果在時間上、強度上的特徵皆符。

木琴主要的構造有三部分：琴鍵、支撐架、共鳴管。我們的研究在於探討木琴頻率與琴鍵長度的關係，以裁切出正確音頻的琴鍵；探討琴鍵支撐點對木琴響度的影響，以找出最佳的琴鍵支撐位置；探討影響共鳴管長度的因素，定出適合各種頻率的共鳴管長度。綜合這些研究結果製造出一架音高準確、響度足夠的木琴。

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。

有一天我陪妹妹到山葉鋼琴班學琴，我發現每個教琴的房問，不論是周圍的牆壁或天花板都有一個一個的小圓洞，我覺得很奇怪，第二天到校後就請教老師原因，老師說那是為了吸音，因為房問內在使用樂器，若不能有效的吸音，就容易互相于擾到音樂的品質及教學效果可是我心中起了更多的疑問，既然打洞能吸音，那麼打多探的洞？打多少個洞？打多大的洞？…… 才是最有效果呢？為解心中的疑問，於是和幾個同學在老師的指導下一起做這項研究。

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。