物理與天文學

本研究探討利用指尖陀螺作為磁性齒輪，觀察並分析其磁性齒輪效應。本研究測量了磁性齒輪間的轉動慣量、影響範圍及力矩，除此之外，本研究發現，自由運轉狀態下的齒輪，具有三個運動階段，高速狀態，介於高速至低速難以預測的階段，以及低速的穩定運動狀態。 此外，為提升磁場計算的精確度，我們發現磁偶極近似方法無法有效描述系統中的磁場分佈，因此使用積分計算來求得更精確的磁場數據，並與實驗數據進行比對，結果吻合良好。

現今的海洋環境問題及海上國防安全問題已成為現代人密切關注的焦點，為了解決每年 800 萬噸的垃圾流入海洋和烏俄戰爭的黑海水雷，我們設計了氣泡牆攔截河道垃圾及排除船艦周圍的飄浮式水雷；為了解氣泡牆攔截垃圾的效果，以及氣泡系統對水雷的推開程度，我們設計以下三組實驗:打氣深度與作用範圍的關係、氣泡排放量與作用範圍的關係、水流的偏折角與瞄準誤差關係。當氣泡牆與物體速度方向夾 45 度角時，可以由水流的偏折角與瞄準誤差的關係式得知，兩氣泡中心的間距約在 10cm 時擁有最佳經濟效益。在製作排除水雷的氣泡牆時，根據打氣深度的關係式得知，打氣深度越深越符合經濟效益。依照氣泡排放量的關係式得出，以上兩組氣泡應用在氣泡排放量 4L/min 時最符合經濟效益。我們依照實驗數據找出最符合經濟效益的各項氣泡牆參數，以解決海洋垃圾問題及漂浮式水雷的威脅。