物理科

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。

我家廚子裏的菜廚子腳下放置四個瓷碗，並加水，以免螞蟻爬上沾到食物，影響衛生。過些日子，媽媽發現說： 「小利呀！瓷碗上的水又被你養的狗喝光了，真討厭。」小利回答說：這水是自然現象，不是被狗暍的。」媽不相信，我也感到很委曲，只好到學校請教老師。於是我們 做了一整年的實驗觀察、分析。

通風和隔音，是互相衝突的。在生活中，存在各種噪音，若要新鮮空氣，就得打開門窗，但噪音就傳進來，使我們不能得到安寧的生活和讀書環境。故要做此研究，解決通風和隔音的兩難問題。

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。

本研究旨在探討影響粉圓煮熟的各項因素及性質：包括物質的熱脹冷縮現象、溫度對物質的影響、物質在不同溫度下的密度變化、物質在不同濃度的溶液中的密度變化，並從力學的角度來測試物質的Q度。

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。

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。

在此科展實驗中，我們設計一對耦合的蠟燭火焰振盪器來觀察之間的相對距離改變與耦合相變的關係，並用iphone慢速攝影與Tracker分享軟體來分析同步振盪與振幅死亡的區域，即期導致相位翻轉分叉變化的實驗條件；實驗結果顯示相變區域發生於雙振盪器距離d=0.8~1.2公分間，且在d=0.8公分處觀察到同步振盪(IP)、振幅死亡(AD)、反向振盪(AP)和相位分叉振盪(PFB)的混合狀態，我們成功的利用簡易雙振盪器實驗來解釋此非線性物理特性，而進一步瞭解振幅死亡和相位翻轉分叉之間的這種轉換現象，在未來，此成果將有助於我們避免其他的不適現象發生，例如神經元和腦細胞中的振幅死亡、捕食者系統中的振盪狀態、振盪傳播、或傳染性疾病傳遞等現象。

利用上層具有重量的兩粗糙面之間的摩擦現象，來模擬地殼板塊間所能累積的最高能量。藉由改變上層的質量，來模擬不同厚度的地殼所釋放的相對能量大小。實驗結果顯示：當上層下滑物體的質量較重時，對介面所能承受的最大飽和位能的影響，其質量因素較介面粗糙度因素為重要。增加上層滑落體的質量，會使得最大重力位能飽和值上升。介面所能累積的能量也就以較大比例上升，發生地層崩潰時，所釋放的能量也較大。無論滑落體的表面粗糙度如何，實驗裝置所能承受的最大重力位能均達到一定值後即呈飽和。此定值與下滑物體的質量有關，但我們發現這最大重力位能飽和值並非與質量成正比關係。若將此結論推論到地層板塊上，則指出地層所能承受的能量應與地層厚度有關，越厚的地層其崩潰時所釋放出的能量也就越大，地震強度也應越強。但地震波傳到地面時被減弱的程度也應越大。介面粗糙度增加到一定程度以後，對增加所能承受的重力位能即無幫助。探討其主要原因，應該是與介面間的真正接觸面積有關。若介面間存在微粒介質，當微粒小於各表面粗糙度時，能量較容易釋放。此結論可對應到地震初期經地殼相互摩擦在介面產生微粒後，後續的地震後期瞬間所釋放的能量會小於初期所釋放者。

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。