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物理科

風「聲」「Hz」唳-不同桌球旋球驅動球桌基頻振動之研究

從不同旋球撞擊球桌的聲音會有差異,利用發球機進行桌球選手的實測,發現選手分辨不同旋球之撞擊聲與年齡及練習時數有關。 我們將錄製的撞擊聲經過Godewave及Origin進行頻譜分析,發現球桌振動的基頻有133Hz、153Hz、180 Hz、200 Hz,並判斷音色及音高略有不同。 我們試著找影響球桌基頻振幅組成的原因,測量了不同的球速、飛行距離及球桌角度的撞擊聲,發現正向力不同及撞擊位置不同,也會影響球桌基頻的驅動,但發現並無絕對關係。最後量測球桌邊長,利用公式v = f×λ代入計算,發現基頻與球桌特徵長度相符,並且推論旋轉方向與特徵長度方向為平行,可得之兩者有顯著關係。

摩擦生熱的探討

天氣寒玲時,我們常把冷冰冰的一雙手來回摩擦,慢慢的雙手就暖和起來,如果我們拿鋸子鋸木板或用鑽子在木頭上鑽洞,然後觸摸鋸齒、鑽頭時,會覺得熱熱的,有些地方還很燙呢! 因此我們知道摩擦會生熱,可是摩擦所生的熱究竟有多少?要怎樣來測量呢?這些問題在我們的腦海裡盤旋了很久,終於在老師的指導下和同學一起開始研究。

卡!卡!卡!卡得好!

老師在上國語課時,有提到鹿港天后宮與龍山寺,老師有說過這些古績建築不用一根釘子,而是利用木頭的凹凸角度,一個個卡上去的,而且還比用釘子釘的還堅固。這讓我想到有一年暑假,爸爸帶我到科學教育館時,在二樓的益智區的中國益智科學中有一個「六子連方」的遊戲。當時讓我百思不解,六根有缺口的木頭竟能巧妙的組成立體的十字結構,不僅神奇也讓我佩服中國老組先的智慧。因此,我為了想瞭解到卡榫結構的強度,便和爸爸:*用陶土捏出一模一樣的卡榫,在利用負重實驗來測試在不同角度下,卡榫結構的強度。*並根據負重實驗的結果,歸納出決定卡榫結構強度的原則。*再利用所歸納出的原則重新設計一全新且結構更為堅固的卡榫結構來。*最後利用工字結構來改善卡榫結構的重量與部分強度。我希望以科學的方法來改良、發揮老祖先的智慧結晶,並將這種成果發揚光大。不管是建築、家具還是臨時搭建的組合屋,都可以直接應用本實驗的結果。

訂做一顆水珠

這是一個關於水蒸氣凝結為水珠的基礎實驗,主要是將實驗範圍內不同溫度的水蒸氣導引到顯微鏡的載玻片上,觀察冷凝的過程並計算凝結水珠的成長速率。一、在長達一年的實驗期間,有三項最重要的發現:(一) 在實驗範圍內,不同溫度的水蒸氣,經過相同的實驗條件及實驗路徑,到達凝結表面時,其最初始的凝結水珠尺寸相同。(二) 冷凝水珠的結構:最初始的極細微水珠堆 疊合 併凝 結 水 珠(三) 凝結水珠散佈原則:1、接受對流影響 2、尋找溫度較低的地方 3、均勻散佈二、實驗的主體是深入冷凝水珠的結構及計算冷凝水珠成長速率由於實驗次數很多,累積了相當數量的圖片,對於凝結水珠的成長趨勢及尺寸的估算,幫助很多。在採集資料時,每張有效圖片均選取 15 個珠粒,追蹤成長過程,所有的計算是以平均值呈現。三、實驗範圍:(一)為了安全,水蒸氣最高溫度 60 度。(二)這次實驗是以載玻片作為冷凝表面,暫不討論其他表面(三)討論凝結水珠的生長速率,不討論它的形狀(四)實驗中載玻片維持室溫(五)實驗主要討論水蒸氣溫度,暫不討論水蒸氣的速度(六)顯微鏡以 10 ×10 鏡頭為主(放大 100 倍)四、 由於凝結水珠會尋找溫度較低的地方,自然天成且為數眾多,應可以多加利用;再者,充分掌握凝結水珠的生長速率,對改善生活環境應有助益。

天籟之音~超級煙囪叭!叭!叭!

本研究源於自然課時,老師拿出一根管子,加熱過後管子發出像大船發動時的嗚~嗚~鳴聲。向老師借了那根神奇的管子,發現管子中有一面鐵絲網,自此引發一連串的探究實驗。研究結果發現:一、加熱時間越長,管子產生聲音越短二、管子越粗聲音越大,管子越細聲音越小。管子越粗,頻率越小;管子越細,頻率越高。管子越粗振幅越大,管子越細振幅越小。三、較長的白鐵管發出的聲音大,聲音較長(持續較久)。四、不同材質加熱後,聲音大小、頻率與持續時間大致相同。五、白鐵管和鋁管,隨著網子位置距離開口越遠,所產生之頻率越小、振幅越大。六、用酒精燈加熱管子產生的聲音比放入液態氮較大聲,但,放入液態氮管子產生的聲音較持久。

穿得輕鬆,穿得暖和

天氣漸漸變涼了,媽媽把冬天的衣服拿出來準備過冬,把夏天的衣服收起來。我發現冬天的衣服都是藍色、黑色等較暗的顏色,且布料較厚;夏天的衣服則是白色、粉紅色等較淺的顏色而布料較薄。我想起夏天穿藍色長褲在外面玩覺得好熱,改穿白色長褲就覺得涼快多了,難道顏色與質料和冷熱有關嗎?於是請老師指導,做了相關的實驗。

瞬間的奧秘

自然界中瞬間的閃電,令人既驚懼又好奇,本研究利用瓦斯點火槍在正負極靠近時產生放電的現象,來作對放電的探討。

“稜”波微步

以衝擊波中會出現的馬赫角的概念為基礎,利用雙水槽與單一軌道設計一簡便實驗方法量測液體表面波波速,並利用此裝置來探討不同變因,例如溫度、黏度等對波速的影響。

「無線」喜悅

在一次校內科學研習中,欣賞了去年學長的科展作品,其中一件做重力加速度的測量法,用二條線把鐵球和複擺連接,再用磁鐵吸住一塊軟鐵,上下把二條線壓住,關掉電磁鐵電源開關,使鐵球和複擺同時動作,因"有線"故,在操作過程中,發現諸多缺失,我們如果能無線,不知有多好,因此我們再努力研究,精益求精,並應用其原理在其他相關的測量上,於是我們便做了下面系列的研究。

螺旋彈簧

在物理實驗 “彈簧的實驗”中可發現彈簧具有相當多有趣的性質。其中一性質為:當它被垂直掛吊時,會分布的疏密不均。本文將探討彈簧於水平面上,一端固定於旋轉中心,繞中心之垂直軸轉動時的彈簧伸長量及分布,找出相關的變因並觀察之。變因包括加於尾端的質量、彈簧性質、旋轉角速率…等等。 最後結論所提出的除了可以很直覺地預料的性質(如: 轉速愈快,彈簧伸長量愈大)以外,本文歸納出彈簧之分布曲線之數學行式,更探討了彈簧之理論無限延伸條件、彈簧分布與各變因的關係等等不為人知的現象。