妙「雨」如「珠」
本實驗希望可以從我們實驗室裡面的儀器,測量出雨水的大小,以及雨水落到地面附近時的速度有多快,不過因為雨水太小了,實驗室的儀器並沒有辦法直接測量出雨水的大小和雨水的速度,因此我們先測量一些比較大的水滴的體積與終端速度,製成圖表之後,找出其中的關係,然後從我們找出的關係之中,推論出雨水的體積以及速度。首先以麵粉球法,做出水滴體積與水滴滴在麵粉上所形成的麵粉球質量兩者之間的對照圖。我們先試著以實驗室裡頭的普通滴管出發,自行設計出另外兩種口徑不同的滴管,另外也找來兩支粗細不同的針頭,因此一共有五支口徑不同的滴管,可以滴出五種體積大小不同的水滴。分別以這五支口徑不同的滴管滴水到麵粉裡,每一種體積的水滴都會形成相對應質量的麵粉球,我們把水滴體積與對應的麵粉球質量製成(水滴體積與麵粉球質量關係圖),結果發現是一個正比的圖形。其次,以光電計時器測量各種體積不同的水滴落下不同距離所耗費的時間,並做出五種水滴落下的距離對時間關係圖,並從五支滴管的距離對時間關係圖找出五種大小水滴的終端速度,以及水滴體積與終端速度之間的關係。我們先從高度五公分開始,以普通滴管滴出的水滴測量水滴落下五公分時所需要的時間,重複多次之後取平均數,然後把距離拉開到十公分再重複測量一次,一直到看得出水滴達到終端速度為止,五支口徑不同滴管都測量完之後,把數據作成圖表。我們發現,落下距離在拉開到 80~100 公分時,水滴落下的速度會達到固定,並不是像自由落體一樣越來越快,查證後發現是空氣阻力造成的結果,這個固定的速度就叫做「終端速度」。後來從高中課本找出了計算終端速度的公式,從公式中推導出終端速度的六次方與水滴體積成正比,並做出(終端速度六次方與水滴體積關係圖)。最後,在下雨的時候,直接拿麵粉到戶外去接一些雨水,測量出麵粉球的平均質量,然後把數據拿到(水滴體積與麵粉球質量關係圖)對照,可以得到雨滴的體積,再把雨滴體積拿到(終端速度六次方與水滴體積關係圖)上對照,經過計算之後就可以得到雨滴的終端速度了。