物理科

我們看到飛機的飛行 · 玩模型飛機者的著迷，便引起我們探討的興趣 · 我們看了有關機翼的書刊，但從書本上所獲得的並不令我們滿意於是引近我們研究的動機。

本實驗室以探討剛體碰撞運動的方式來探討水碰撞後的彈性係數（coefficient of restitution）以及碰撞後的速度計算；以雷射光進行準直校準；數位攝影機進行拍攝，最後，以拋體運動、碰撞理論與及流體性質作為分析的依據。 計算出： １.水和剛體以及水與水碰撞的彈性細數皆≒0.47，並推測當超過單一水分子所組成的水和自然界中大部分物體碰撞時彈性係數皆等於水與水碰撞時所的的數值。 ２.入射水柱初速與排開速率的比值≒3.48 ３.歸納出理論計算水與水碰撞後初速計算式V理論初速 = 2‧Vs‧cosβ+ΔV 即理論上碰撞後速度等於兩倍的入射速度的水平投影加上鉛直投影所造成的水平排開速度，利用此事可理論上計算水的彈性係數。 4.利用彈性係數以及結論三的關係式可在理論上計算出碰撞後速度以及碰撞後反彈水滴的反彈角。

國中物理課木中．論及彈性物體在彈性限度內受外力作用發生形變，當外力除去後，由於彈力（即應力）之作用，會恢復原狀，但一般教師及學生皆無法充分了解應力及其作用情況。暑假師大進修，理學院恰有一塵封多年，世銀貸款所採購之反射式偏光彈儀，自己對攝影本有興趣，也有多年的拍攝經驗，講得教授同意，以參與此項實驗，期能經由偏光拍攝、分析、了解物體所受應力的大小及方向。且光測彈性力學目前已是航空工程、機械及土木工程上的一項重要的研究領域，可經由光的特性來觀看結構物體機械產品的強度、瑕疵、變形、外形及表面的磨損，且經由偏光攝得相片之彩色條紋，十分迷人，更吸引我作此實驗之樂趣。

為什麼在建造一座二、三十層高的大樓時，它的樑柱鋼筋都是用工字鐵呢？是為了省材料，或者是偷工減料？為什麼不用實心鋼鐵來建造比較堅固，比較牢靠呢？到底工字型這個結構的主作用在哪裡呢？我心中充滿著許多疑問和好奇，為了解開心中的疑惑，我決定用實物來作實驗，研究研究這中間是不是暗藏了許多玄機，相信你也跟我一樣，迫不急待的想知道這個謎底，讓我們一起來揭曉吧！

什麼﹗網路說外面賣的甘蔗隨意擺放在地板上會吸入污水及貓尿，讓人吃了會生病﹗這到底是真相？還是流言？讓我們利用簡單的實驗來求證，以紅色墨汁替代污水觀察甘蔗吸水的狀況，發現甘蔗的根只有表皮吸收極少量的紅墨水，莖則透過維管束的毛細現象吸入較大量的紅墨水。我們再進一步研究，結果指出甘蔗的莖會因水溶液的密度和性質，影響其毛細現象。根據以上結果，了解如果甘蔗莖直接接觸地上污水，的確會吸入造成污染，因此建議販售甘蔗的店家，存放甘蔗時不要將根去除，莖的切面不可與地面接觸，若要去除可用物品將甘蔗的兩端包住，防止吃下不名的『添加物』。我們也可利用維管束的毛細現象創造出不同風味的甘蔗，讓這種健康營養的食物更加有趣。

有一天，我和朋友去看電影，電影剛開始，畫面上出現了一位男士，他一面喝酒，一面看錶，好像在等朋友，等了很久，他的朋友還不來。他覺得很無聊，就從口袋裹掏出一把錢幣，然後一個個把錢投入酒杯裏，他連續放了十多個，我發現，杯裹的酒都沒有溢出來。回家後，我就自己拿水和杯子做做看，結果連投數十個水才溢出來，我覺得真是有趣極了。所以就提出來和同學一起研究討論。

夜晚的公路上，汽車在路燈下行駛，我們常可見到輪胎的輪輻呈現多樣的變形影像，令人印象深刻。我們花了數年的時間，從大量觀察旋轉葉片著手，找到一個有趣而可靠的規律，然後成功地建立一個基於視覺暫留與總亮度比例調色的模型，再以這個模型去模擬計算各種不同的輪輻在各種旋轉頻率下可能出現的定格影像，終於得到一個完整地，適用各種不同輪輻的公式。藉由這個公式我們可以就任何輻條數，甚至輻條(黑)與輻條之間的間隔(白)不等弧長的輪輻作預測，預測它在任何轉速下可能被看到的已經遠不像靜止輪輻的多樣定格影像。也許日後在特定頻率的光源配合下，這些輪輻影像可以成為偵測的影像來使用，我們只要見到何種預知的影像，便馬上可以知道它的轉速。

本件科展作品以二年級自然教材「水的遊戲」、三下教材「物體的輕重」、四上教材「物質的溶解」為主要的學理基礎，並以六上舊版教材「重量對體積的比值」為應用與發展的參考，所進行的一系列與密度有關的實驗。剛開始以油水不溶的現象引發問題點，接著進行不同液體的水溶性實驗。然後進行密度值的測試、水溶液與密度的關係。結果探索出液體與固體密度測試方法的差異、水溶液濃度與密度的影響，並且發現可溶性的兩種液體在細長量筒中也會有分層的情形。最後，研發出簡易的密度測試裝置、瓶中小船、液體沙漏、回收廢液的裝置等可在日常生活中應用的器材。

在某一次的打掃時間，不小心將水桶打翻，所有的水都從四樓落下，看到\r 這天雨散花的一刻，我們對這些液滴有很大的好奇：在空氣阻力的作用下，她是\r 否為圓形呢？大小不同的她們是否同時落地呢？這些是否牴觸伽利略在比薩斜\r 塔上所做的實驗結果：不論輕物重物皆同時落地？\r 在一個偶然的機會，物理老師林老師在課堂上表演了一次「油水實驗※」，\r 我們因此做了聯想，可以用油水互不相容的特性來做我們的實驗，一方面可以滿\r 足我們的好奇心，另一方面也解決了下落(終端)速度過快的困難，展開了重重困\r 難的科展旅程！\r ※油水實驗：首先知道酒精、油、水的密度分別不同，又因為油與水、酒精不相\r 溶，但酒精又可以溶於水中，於是一開始放滿油，在調整水：酒精的質量比，調\r 至與油近似後，倒入油中後，再微量加入酒精或水，使得水酒精混和液滴在油中\r 上上下下，因而觀察到他的形狀非標準的球型。

一則「四年零電費」的新聞引起我們對免電冰箱的好奇，透過探討水、組成材質、盆外環境等因素與盆內溫度的關係，了解(1)水的汽化熱是免電冰箱降溫的主因，但水太多或太少，降溫效果反而不好(2)水溫並不影響最後的降溫效果(3)保水性佳且達到最大含水量的填充物有利於降溫(4)內盆材質的差異未有顯著影響(5)外盆材質具有孔隙降溫效果較佳(6)使用的液體避免含有顆粒雜質，以酒精最佳、純水次之，考量成本，建議使用純水(7)高溫度、低濕度、通風及較大的空氣接觸面積有利於降溫(8)照射太陽不利降溫。「水」有強的氫鍵，汽化熱相當高，應用於免電冰箱有良好的降溫效果，對蔬果保存，具有環保、節能、簡易的實用價值。