物理科

自然界的微小力量--表面張力，微管中利用不平衡研究其的微動力現象。所形成的微動力變因很多；包括溫度梯度(∆T/∆x)、濃渡梯度(∆C/∆x)、溶液種類及微管形狀(管徑及形狀)等，可探討上述變因對微動力之影響。利用影像顯微鏡探討(一)溫度梯度變化調制微動力不平衡的液柱速率，(二)經濃度梯度變化或不同種溶液調制其微動力不平衡的液柱速率，及探討其它變因(包含微管口徑變化及微管剖面形狀)。並以力學及表面能推導與實驗相比較。 液柱移動速率與溫度梯度、濃度梯度呈遞增。微管管徑大小亦會影響內部液柱移動速率。而微管形狀可分析出微管內部曲面變化的趨勢。微動力已應用在半導體微流道實驗；血管內物質(含藥物)輸送及燃料電池甲醇輸送等。

由於參觀台中自然科學博物館中的砂擺和去年“擺動與振動交替變換”作品榮獲全國優勝的影響，而讓我們對不同情況下物體擺動的軌跡產生極濃厚的興趣，因此我們希望能繼續對它們作更深一層的探討和瞭解作為第二期研究計劃。

愛漂亮的姊姊又在量體重了，忽然間！她發現自己又變重了，這可是件不得了的事，使她幾乎不敢相信，於是就請我這位萬能大師來幫忙看看，這時我發現她是在地毯上測量體重，於是我將體重計搬到水泥地上來量，這下姊姊可眉開眼笑了，因為體重減輕了，雖然姊姊非常高興，我心裡卻覺得十分奇怪，原來只是想換個地方重量而已，沒想到水泥地上的體重和地毯上的體重，竟有如此大的差別，於是我找了最要好的朋友，同時請老師指導，開始研究這個問題。

一次，用槓麵棍敲釘子，發現敲釘子時，手握在某些地方會痛，某些地方不會痛，所以我們想研究這個實驗。

我們在上課的討論過程中，發掘了幾個課本中沒提到的問題，雖然百科全書上可以查詢到相關資訊，但仍覺得不真實！於是我們在討論中設計實驗，但在實驗過程當中，卻又不斷的發現問題。這些不斷的發現，讓我們興奮不已，但卻也在一些小細節的疏忽上，而讓我們重做部份實驗。經過一而再、再而三的小心求證，終於讓我們瞭解幾個事實：（一）加熱的水重量比冷水輕，這也就是水沸騰時會有對流現象的原因。（二）水在沸騰及結冰的時候，溫度都不會隨著時間而有變化。（三）水溶液的濃度會影響它的沸點和冰點。（四）不同來源的水因含有的物質濃度不同，所以會有不同的沸點和冰點。

本實驗利用光線在乾、濕紙張之間的透光率不同，以「紅外線來客報知器」改裝成一個偵測紙張是否已經乾了的裝置。同學期望把這個裝置放在烘衣機裡，當濕的試片被烘衣機裡的熱氣烘乾時能發出聲響，告訴我們衣服乾了，這樣可避免衣服早就乾了而我們不知道，白白浪費能源，或一直要去檢查衣物乾了沒。

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。

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。

在池塘邊的水中，時常掀起一陣陣的漣漪；而我們在洗碗時，水柱撞擊碗盤上，水柱上竟也起了層層的波紋，它們一樣的嗎？我們利用 V8 結合影像擷取卡，代替相機取得數據，以 Excel 製圖協助數據分析，探討水柱節產生的條件、形狀及對其影響之變因。當光滑的水柱以慢的速度撞擊任何接觸面時，水柱就會產生節，節愈接近下方者，愈接近球形或橢球形，上方者並不是上下對稱的。節產生的起源可能是駐波嗎？假如是駐波，除了節點外所有的介質都會振動，在水柱形成的節上面根本看不出振動的現象。應是來自於水柱下方與物體碰撞而引起的，沒有碰撞，水柱上就沒有節。碰撞會引起水流動速率減緩，同量的水一樣要流下，只得往外擴散，使水柱變粗，而水速減緩，水往下的流速減緩，水柱側方的壓力會增加(白努力定律)，增加到水柱形成突出的表面，表面的表面張力與增加的水壓恰達成平衡，而引起此週而復始的現象。本實驗涉及高二物理的流體力學(表面張力、白努力定律)、功與能，在少數書籍也有說明節產生的原因，但全認定為駐波，此說法實有爭議！

硬幣因表面張力的作用而浮於水面上，且當所形成水面曲線各點斜率小於1時，即硬幣與水面接觸角小於135∘，其曲線會符合h(x)=c1e-x⁄Lc 的形式。另外，實驗驗證兩枚浮於水面之硬幣因兩側接觸角不同，使硬幣受力F=γ(sinθc2-sinθc1)*A，而發生互相靠近的情形，此機制與文獻[4]所提到的解釋不同，這是因為沉體(本實驗所研究的)與浮體(文獻所提到的)與水面的接觸形式不同，而使得物體浮於水面上互相靠近的物理機制不同。最後，本組發現水面漂浮物體為浮體時(密度小於1gw/cm3)，接觸角大小與表面材質有關，與密度大小無關；而為沉體時(密度大於1gw/cm3)，接觸角大小與表面材質無關，會隨著密度增加而變大，可說明了兩沉體互相靠近時，接觸角是會改變，因而產生吸引的現象。