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物理科

光風車性質之相關研究

本研究是關於俗稱「光風車」的葉輪輻射計之一些基本性質,經過討論後,我們決定對其幾個可能變因做實驗測試,處理測量所得數據整理於下內文中,並做結論於末。關於實驗測量部份,我們探討使其轉動之主要原理,並討論其於相同環境下改變測試變因是否影響轉速,藉此研究其確實之影響變因,並探討是否能將其作為某些應用。

聲音速率測量的改進及聲音在固體中駐波現象之研究

在學聲音章節裡,老師提到在空氣中聲速是利用聲音在氣體中傳播使其產生駐波現象,再利用駐波原理計算出來(且只是粗略的估計),好奇心的驅使我們想再深入瞭解聲波較精確的速率及測量方法,平時愛玩電子科技小玩意的我們(像超聲波套件等)也就開始嘗試一些訊號(收、發)及計時器的裝配另外聲音在固體中駐波現象又如何呢?

似水非水─有趣的顆粒體

選擇 BB 彈及鋼珠為研究的主體,經由簡單的實驗設計及數據處理,測量其在空心圓柱容器中水平底部的靜態鉛直壓力,分析其出底部水平孔口的流量速率,及流量速率與孔口半徑的關係,並觀察其堵塞和流動現象。發現雖然流動的BB 彈(鋼珠)類似流動的水,但兩者間確有一些不同。

看誰「墩」得穩—不同橋墩斷面受力穩定度與淘空研究

八八風災造成傷亡無數,幾條重要對外聯絡橋樑斷裂,交通中斷,影響人民生活。本實驗利用油土塑造各種形狀模型模擬橋墩,並觀察橋墩迎水斷面受力大小,橋墩迎水面淘空和左右淘空,以及橋墩背水面流水沖刷的情況。從橋墩穩定度方面得知,河床枯水期期間,橋墩迎水面為方形較容易受水衝擊而搖動,而橋墩迎水面非方形則有較佳的穩定性;豐水期期間,橋墩為正圓及梭形的受水衝擊後仍能穩定,尤其梭形在大水衝擊下仍能穩健的佇立;另外在橋墩淘空方面,迎水面具流線弧度可有效減緩淘空情況,其中圓形與梭形淘空面積最小,可有效減低橋斷裂的危機,背水面河道沖刷方面得知,導流板為尖角形狀者具良好導引水流的效果,而圓弧則有集中水流的作用。

盆栽也要接地氣?家用交流電下相關因子對植物電位之影響暨人體藉由觸摸植物來接地之探討

報導指出植物生長與病害發生受大氣電場調控、花卉釋放電場信號與蜜蜂溝通、利用高壓靜電場改變電位可延長水果保鮮期限、將花束接地(grounding)可延緩枯萎,顯示植物生理現象與電場有關,並可能受到家用交流電的低頻電場干擾。 研究發現在家用交流電下,植物電位(以地表為零電位)與植株長度具線性正相關,植株疑似具天線效應;植物電位與澆水量具線性正相關,與電解質濃度似無關;距離較遠時,植物電位與纏繞電線的距離平方成反比;地面或盆器影響植物電位,任兩材質之「電位增加率」具正比關係,可用以量化各種地面的接地效果。 此外,研究結果也提供盆栽接地以及人體如何藉由植物來接地的建議,以減少生物電功能受到干擾。

毛細管測量液體表面張力的研究

到醫院探看受傷同學,看到點滴注射,引起我們利用毛細管及細針頭測量液體表面張力的興趣。

玻璃風爆

颱風天時,許多人在玻璃上貼膠帶,想防止玻璃被風吹破。但在玻璃上貼膠帶是否能增加玻璃的抗壓性,且貼哪種字型、哪種材質的膠帶所產生的效果較佳,眾說紛紜,因此我們自製加壓箱,並藉由壓力計及空氣壓縮機等器材,測量不同情形下玻璃抗壓性的變化。我們發現玻璃是由中心附近向外輻射破裂,且貼膠帶後確實能增加玻璃抗壓性,當膠帶貼到玻璃中心或四邊,增強效果都不錯。彈性較佳的布紋封箱膠帶所造成的效果比透明、紙封箱膠帶好。將實驗數據與各級風壓進行比較,顯示就算玻璃不貼膠帶,也可抵擋台灣歷年來最強颱風所產生的風壓,更別說是玻璃貼上膠帶了。但以上結果只適用於我們實驗用的玻璃,當玻璃大小、厚度、材質等不同時,則結果需作調整。

鬥豔爭輝-氧化薄膜干涉之探討

本實驗是在探討針尖加熱後週期性顏色出現之現象。將針置於不同氣體中加熱,得知此現象為金屬氧化後之氧化薄膜所造成。並利用自製傾角微調裝置改變光的入射角以觀察顏色位移,證實此現象與干涉現象有關。由自製干涉儀測出的干涉條紋間距來換算薄膜厚度變化,探討顏色週期性出現之原因。由實驗得知,膜厚的變化造成特定顏色建設性干涉,導致週期性顏色出現之現象。但膜厚在一定範圍內,才會有週期性顏色出現。最後,還有測量溫度與顏色出現的關係,得知溫度與顏色出現有一規律性。而藉由均勻加熱的方式,可將單一顏色均勻地呈現在一樣本上。

神棍的謊言

星期天晚上在夜市,我看到有人用竹竿綁上石頭,放在碗上猜數字,石頭上附有箭頭,箭頭朝那個數字能豎起來,那個數字就是神明的指示,也就是“明牌”,好像在賭博的樣子。我感到很奇怪,為什麼竹竿綁上石頭還能立起來,並且指向一定的數字呢?它和所謂的“冥紙”有關嗎?真的是神靈附身嗎?我向老師提了一連串的問題,老師說「讓我們用科學的方法來證明吧!」於是,在老師的指導下,我們做了許多實驗來驗證它。

水裡的容顏--奇妙的虎沙紋

利用水波槽與沉澱物模擬材質模擬潮間帶海底沙紋之存在,探究水面水波影響水波槽底 模擬材質的沉澱情形,發現起波器振幅越大、水深度越小水底紋路產生所需的時間越短,並 發現木屑與芝麻粉會受到水面駐波影響,沉澱會有集中在節線處的情形,而形成紋路。可推 論潮間帶的海底沙紋應與海浪有關。