物理科

本研究，從如何吹出又長又持久的管狀泡膜開始，設計一套可以穩定控制吹氣的裝置，以兩段式吹氣的方式易吹出管狀泡膜，分析其生成過程、外形，發現穩定的矛頭(管狀泡膜前端)有一特定的形狀。以 Laplace 公式算出各位置的壓力，由連續方程式算出通過各位置之空氣流速，並探討兩者之間的關係。由吹出管狀泡膜的臨界條件算出清潔劑溶液的表面張力為 0.018 N/m。另外，在拉環實驗之中發現，管狀泡膜可以穩定的存在。

擬定實驗部分一、量凸透鏡與凹透鏡的焦距。二、測量物距與像距的關係。三、鏡片焦距與近視度數的關係。

氣泡在水中運動時其形狀會近似於一橢圓體，我們利用攝影機分別垂直於兩垂直平面做拍攝記錄，並藉由影像軟體進行分析，定出其位置，發現它上升的路徑有時會在一平面上做來回運動，而來回運動的偏移幅度與氣泡本身的大小有密切關係，因此我們試著歸納出氣泡大小對其運動路徑的影響。我們討論的氣泡大小為長軸長度介於0.42㎜與4.36㎜之間，其中氣泡長軸在2.25㎜以上時會有明顯的來回運動，在長軸為2.96㎜時第一週期振幅即到達最大值，並隨著長軸長度的增減而減少，我們也發現垂直速度的第一個高點，會隨著氣泡長軸的增加使發生時刻延後。此外，我們設計了實驗，證明氣泡在水中會沿一平面做水平來回運動，是由於氣泡形變所造成的。

物理第三冊；波動單元，我們用音叉作"拍"的實驗。拍是同一方向進行的兩波，其頻率相差不多時由於干涉作用，聲響而增強，時而減弱，彼此互有規律的變化。但課本未提起，兩音叉振動頻率相同而引起的共嗚（共振）問題。頻率相同的兩音叉，若鼓動一音叉，其振動能夠傳播另一音叉引起振動而嗚響。由物體若無受外力作用，靜止的是永久靜止的「慣性定律」可知另一音叉必受外力作用，其外力如何傳播而來呢？我們利用擺的共振，探討其過程。

暑假隨母親參加社區屏東海洋博物館旅遊團。在科博館附近一家飯館吃午餐，午餐後被安排參觀隔壁神木功夫館(賣藥品)，一開始由一位主持人，手拿扇子表演神木功夫，ㄅ一ㄤˋㄅ一ㄤˋ 虎虎生風，功夫好厲害的架式，引起我的懷疑。回來後買了一隻扇子，經實地揮扇結果才知道並不是功夫，是扇子的關係，研究它便成為我們的最愛，並決定去研究探討。

實驗動機與目的 熱是能的一種形式，在固態的物質中，原子的振盪表現了熱，振盪能量的轉移造成了熱能的傳導。在電的非導體中，熱能的傳遞全靠聲子的傳遞，如果分子的固態結構諧和，依聲子的速度，固態結構的導熱率應該相當大。但是因為分子的排列非完美，及聲子的碰撞的反跳過程，所以固態結構的導熱率非常有限。不同的固熊結構對聲子的散射也不同，所以各種固體的導熱率也不同。因此我們做了一系列的推論與實驗，來了解電的非導體中，固態結構如何影響導熱率。另外，對電的導體來說，自由電子與聲子的碰撞造成能量的轉移，自由電子的運動使導體的導熱率增加。我們也設計了實驗，來了解自由電子的運動對增加導熱率的貢獻。

衛生紙到底丟不丟馬桶?丟可能會堵住馬桶但可減少疾病的散播及垃圾的清理問題因此本研究針對抽取式、捲筒式、輕便包和濕式衛生紙的纖維結構、密度、長度、吸水性、乾濕支撐力等特性逐一探討，希望找出與衛生紙裂解度最有相關的因子，進而研究水溫、衛生紙的張數、摺疊次數及擦完含水量不同的排泄物後對馬桶水流量的影響，藉以判斷衛生紙該怎麼用才不會堵住馬桶，結果發現： 抽取式衛生紙三張以下或摺疊次數為3次時較不會塞住馬桶。衛生紙纖維密度會影響吸水性、潮濕時的支撐力，進而影響裂解度，然而裂解度和衛生紙沖出馬桶的時間有顯著的相關，我們推測纖維密度是影響衛生紙會不會堵住馬桶的重要因素。 衛生紙的裂解度在室溫(25℃)時裂解度較低。

「兩度空間的碰撞」實驗目的在驗證動量不滅，但原有設計缺點甚多，歷屆科展已有多件改良作品，準確度雖提高不少，但卻嫌繁雜不易行，我們也加以研究改進，在摸索的過程寫，竟然發展出一套簡便易行，且能適合多種力學實驗的裝置。振動計時器一直是甚多力學實驗不可或缺的工具，但因為紙帶打點的關係，無法突破一度空問的限制（國鐘物理第二冊提出「水鐘車」的裝置，雖可彌補這項缺點，可惜準確性太差）「兩度空間的碰撞」實驗即因此無法使用計時器以癢取數據而僅能做一種間接的驗證，我們為此設計了一種敲打計時器，當金屬球在玻璃塾上碰撞時敲打玻璃塾，藉金屬球的微跳動而留下打點的軌跡，以便分析，又設計了一組可平放斜放的實驗台，由此更推廣出一系列過去不便做的力學實驗。

本研究是利用簡易的電磁阻尼擺裝置，探討各式線圈通過磁場時，因磁通量變化產生感應電流及磁場並阻止線圈運動。實驗第一階段結果顯示出線圈匝數越多或是電流越大，則感應的磁場就越強，越能將擺盪中的線圈速度減低。實驗第二階段是直徑粗的漆包線因為電阻小，所以雖然纏繞圈數只有20圈，但是對於速度減緩的效果卻比80圈的細線圈要好158杪。實驗第三階段我們也製作了一個簡易的渦電流煞車裝置，利用不同的金屬圓盤來比較感應磁場的差異，意外發現到磁性金屬和非磁性金屬間對於渦電流產生的變化不同，而利用渦電流所產生的阻尼作用只適用於非磁性金屬。目前0.3公分厚的鋁盤效果最好的是從12.7圈/秒到停止只花了1.06秒，在未來我們希望先應用在腳踏車上來使腳踏車煞車成為有效又經濟實用的煞車方法。

現實生活中難免少不了摩擦力，但流體－尤其是氣體─所造成的摩擦阻力卻往往被忽略。丹麥物理學家斯托克（Stokes）推導出當「球體」在高黏滯性流體中均勻運動且滿足低雷諾耳數(Reynolds Number)的條件時小球所受的阻力為 6πrηv。我們由此實驗獲得靈感，希望找到「圓柱體」在穩定流體中所受的阻力關係式。我們以圓柱體當待測物，並假設兩種可能的變因，分別為圓柱體底面半徑和圓柱體長度。然後設計實驗將條件不同的圓柱體以棉線連接，吊在壓克力中空管中，另一端繞過阿特午機，綁上砝碼，置於有防風櫥（防止氣流干擾）的電子秤上(電子秤須先歸零)，以固定的風速從壓克力管下方吹送，穩定之後，紀錄電子秤上所增加的讀數。該讀數即為該金屬圓柱所受的阻力。另外取同樣的金屬球數顆，假設兩種可能的阻力變因，改變兩球的間距以及固定間距時球的數目。然後依照上述步驟測定金屬球所受的總阻力。經多次的實驗，分析所測量的資料，我們可觀察出待測物所受的阻力與某些變因有關。