物理科

彈簧震盪是簡諧運動的形式之一，我們除了利用光學滑鼠路徑記錄成是紀錄質點簡諧運動的軌跡外，還使用EXCEL中『傅立葉分析』的功能繪出『頻譜圖』，藉此找出震動質1點的頻率。我們更進一步將彈簧以不同的連接方式，如兩個耦合諧振子(Two doupled Harmonic Oscillators)以及二維的簡諧運動(Hamonic Oscillations in two Dimensions)，再次利用光學滑鼠和滑鼠路徑記錄程式將質點的運動軌跡重現『視覺化』外，還加以分析其運動模式。

本研究利用一種不需藉外加幫浦，以重力驅動即可自行使液體流動且形成層流的系統。因微流道的尺寸夠小，足以形成層流，再由系統中入口、出口儲液槽的高度差、毛細現象以及表面張力，驅動流道中的液體、形成流速穩定的層流。由層流的性質得知，死菌只能隨流層前進，而因活菌有運動能力，能自由分布於系統中，如此便可將死亡及活力較差的大腸桿菌從中分離，並探討各種影響細菌分離的機制。

此次研究主要是在探討水面上覆有油層和風吹起波的影響。以前航海的船員們就已發現若在水面上倒一層油，可以抑制風將水面吹起波浪，甚至以此方法預防船難的發生。這種現象已有許多研究人員嘗試解釋，但文獻上查到的資料仍眾說紛紜，缺乏定論。我們這次研究的主要目標是以實驗的方法探討風速、油層厚度、和黏滯性的影響，並研究雙層流體如何抑制 Kelvin Helmholtz 不穩定性以解釋此現象。

本研究主要是用實驗室中的圓底燒瓶、水槽及水，設計以不同的組合方式，形成放大與縮小的像，藉此探討放大率及影響放大率的變因，並更進一步利用此裝置，調節光的聚焦程度，以達到改良通訊距離的目的。結果：1.此實驗的設計可以看到，因為空氣與液體(水)兩種不同的介質，而產生的放大或縮小的界面現象，當液體界面為凸面時，會形成放大的像；當液體界面為凹面時，會形成縮小的像；如果只有一種介質時，則不會形成放大及縮小的像。2.探討影響水球透鏡界面現象的變因：(1) 凸界面時，水球透鏡的半徑越大，放大率越小；濃度越大，光的頻率越大，水溶液的溫度越高，放大率則越大。(2) 凹界面時，水球透鏡的半徑越大，放大率變化不大；濃度越大，光的頻率越大，水溶液的溫度越高，放大率越小。3.將水球透鏡應用到改良通訊距離：(1) 水球透鏡的焦距隨著水球透鏡半徑的變大而變大。(2) 改良通訊距離結果是【二個水球透鏡的通訊距離＞一個水球透鏡的通訊距離＞沒有水球透鏡的通訊距離】。4. 影響水球透鏡通訊距離的變因： (1) 水球透鏡半徑越大，通訊距離越遠。(2) 液體濃度越大，通訊距離越短。(3) 光經過有顏色的水時，會縮短通訊距離，而其中綠色的水，通訊距離最遠。(4) 水溫度越高，通訊距離越短。(5) 不同種類的介質對光的吸收與散射程度有所不同，因此通訊距離也不同。

在自然界中，共振的現象幾乎是無所不包，無所不至，不僅涵蓋了物理界以及化學界，也遍及於我們日常生活當中，其重要性自不待言。所謂「桃李不言，下自成蹊」，「共振」猶如桃李之甜美，激發了作者研究的決心。

我們看到網路影片，一位工程師製作了流體化床浴缸，人埋在沙中玩沙像玩水一樣！影片中透過空氣就能產生固液態轉換的模式引起我們的興趣，讓我們想自己製作流體化床沙箱。首先我們以電動鼓風機替代影片中的高壓氮氣瓶，並找到連接電動鼓風機和PVC水管的方法，製作出水管流體化床沙箱，並研究影響沙箱噴沙的各種變因與水管鑽孔的最佳方式。 我們察覺「表面產生越多沙泡」，流體化效果越好！也研發出流體化效果更佳的製作方法「氣泡石流體化床」，也就是利用透氣陶瓷氣泡石當作隔層，下方保留氣室，讓空氣切割更細、噴氣更均勻。同時歸納出流體化床四種特色：流體化、減少摩擦力、改變沙體密度、固液體轉換，根據特色想出許多應用於生活中的點子。

有一天我逛百貨公司的時候，看見了一座濾水器模型，明明沒有水，卻好像有水的樣子。我覺得很好玩，媽媽說那是眼睛的錯覺。我很好奇，於是請老師指導我開始研究。

我們把尾翼黏成有偏折角度，想試試火箭會怎麼飛行。結果火箭如同我們預期一邊旋轉一邊飛行，但距離卻沒有變近。於是我們先做出最佳發射角度43〫。然後我們以43〫跟不同的打氣磅數作實驗發現：1.尾翼偏折角度在10〫~15〫會是旋轉最穩定且飛行距離最遠的角度。2.我們利用Tracker軟體來分析空氣火箭的飛行軌跡、及速度、加速度。3.我們再利用自製儀器測量空氣火箭在不同磅數時衝力有多大。4.我們利用電動打氣機與風速計測量空氣火箭在不同磅數時噴出空氣的時間與風速為多少。5.最後我們自製風洞、模擬空氣火箭在空氣中的旋轉狀態，利用超慢速錄影看見空氣是如何通過旋轉火箭，最後發現旋轉火箭就跟槍管膛線是一樣的功用。

有一天，洗手台的水管阻塞了，楊伯伯拿一枝帶管的吸盤，在管口一上一下的吸著，當吸盤往上提的時候，只見管口的水往上冒，真奇妙，這到底是什麼力量？我們去請教老師。老師說這是應用空氣壓力原理做成的工具，我們很好奇，也很納悶：一個小小的吸盤，加上少量的空氣進出，怎麼可能產生這麼大的力量？一直到了看同學玩射箭，當我替同學從玻璃上取下帶吸盤的箭的那一刻，忽然感受到吸盤的確有一股不可忽視的吸力。但是為什麼擠掉一點點的空氣，就會有這麼大的變化，這就是我們要探討的問題。因此我們邀了幾位同學，在老師的輔導下，作了一連串的「玩一玩空氣」 的實驗。

電力生活的「人為電磁汙染」使環境常達到德國健康住宅電磁波規範的極強干擾等級，其一影響是使人體與地表產生交流電位差。根據文獻，人體接地後對電場有屏蔽作用，地表的自由電子易在人體轉移，使人體電位和大地相同，產生「接地氣」的療效。 本研究探討如何精準測量人體電位（以地表為零電位）？調查生活環境中人體電位的實際情況，並廣泛探討在家用交流電下，人體、電器、接地等變因對人體電位的影響。研究結果能提供日常生活中人體接地的建議，以減少人體的生物電功能受到干擾。 本研究也深入探討實驗過程中新奇或難解的現象。發現人體晃動能產生電位差；人體電位和電線距離的平方成反比；影響人體電位的主因是低頻電場而非電流，破除常見誤解。