3D 有趣實驗:自製小型天燈
3D 有趣實驗:自製小型天燈
國立臺北教育大學自然科教育系 周金城副教授
前言
簡易天燈是利用家用垃圾袋，經由酒精棉球燃燒產生熱空氣，熱空氣密度比冷空氣低產生浮力，帶動垃圾袋往上飄，這就是天燈的原理。製作小型天燈時，所有的材質要盡可能的輕，多一根訂書針的重量，就會讓小型天燈飛不起來。
實驗影片
3D 有趣實驗:自製小型天燈，上傳 Youtube 網站，
流體物理 Fluid Physics
3D有趣的實驗：大氣壓力的力量
3D有趣的實驗：大氣壓力的力量
國立臺北教育大學自然科教育系 周金城副教授
前言
一莫耳的水18克，體積約18毫升，100℃的水加熱變成100℃的水蒸氣，體積可達30586毫升，體積膨脹1700倍。當我們在奶粉罐裡加入少許的水加熱使其沸騰，此時將鐵罐密封起來，水在沸騰後變成水蒸氣時體積膨脹最高可達1700倍。相反的，當水蒸氣變成水時，體積縮小1700倍。於充滿水蒸氣的鐵罐外澆冷水讓奶粉罐降溫，裡面的水蒸氣因為降溫凝結成水，體積也縮小1700倍，體積瞬間縮小，導致奶粉罐外的大氣壓力的擠壓，使瓶內往內收縮而變形。
實驗影片
3D 有趣實驗:神奇的大氣壓力，上傳Youtube網站，
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跳著水中圓舞曲的細菌
跳著水中圓舞曲的細菌 (Swimming in Circles: Hydrodynamic Interactions between Bacteria and Solid Boundaries)
普林斯頓大學機械與航太工程系博士班 賴靜瑤
史蒂芬．霍金 (Stephen Hawking) 曾說：「我們對分子生物學的認知顯示，生物行為受著物理及化學原理的支配，因此，在適當的了解下是可被預測的，就如星球的軌道一般。」
你或許會有些遲疑，複雜的生物行為真的可以以物理解釋嗎？這個問題可以衍生出很多的爭議，非本篇重點，不過這裏我們提供一個成功用流體力學解釋細菌游泳的例子。
如何踢出會轉彎的香蕉球？
如何踢出會轉彎的香蕉球？
國立臺灣大學應用物理所碩士生劉伊修/國立臺灣大學物理學系王名儒教授責任編輯
圖一 2014世界盃足球賽（圖片來源：維基百科）
足球的國際賽事常常掀起足球熱潮，這項運動的迷人之處有很多，其中包含了足球美麗的正五邊形和正六邊形縫線圖案、大曲度的射球（俗稱香蕉球）、很像跳舞的運動姿勢等。早期的足球是用動物的膀胱和動物的皮做成的，而現在是用人造皮，大部份是用十二塊正五邊形和二十塊正六邊形的塑膠皮縫製而成。因為外皮有這些縫線的存在，所以足球和平滑的圓球比起來更容易擾動周圍的空氣，使得大曲度轉彎的球路更容易出現，增加了許多美感。
但是會轉彎的旋球是如何踢出的呢？從技巧方面而言，不論是腳背外側或內側都可以踢出旋球，只要不是剛好踢到球心，若加上扭腰的動作，球基本上都會轉。足球鞋的鞋面上的縫線是為了增加鞋面和球面的摩擦力，不同的縫線和紋路提供了多變的性能。只是如果球轉得不夠快，那麼足球轉彎的曲度就不會太明顯。所以踢旋球的重點是要讓足球旋轉，而不是足球往前的速度。大曲度的香蕉球可以很慢的球速讓足球沿著原本前進方向轉90度，恰好繞過一排對手所組成的人牆。
黏度（或稱黏滯性）
黏度（或稱黏滯性） (Viscosity)
國立臺灣大學物理所 黃一玄
人們經常有將蜂蜜或水倒入到杯中的經驗：倒蜂蜜的時候，流得慢，倒水的時候，流得快。也有使用橄欖油煮菜的經驗：隨著鍋子溫度愈來愈高，油就越容易滑動。之所以會有這種現象，是因為不同液體、或者同一液體在不同溫度的黏度不同所致。
黏度是液體受力(剪應力(shear stress)、張應力(tensile stress)而產生抗拒流動或形變的一種量度。
巨觀來看，對液體而言，升高溫度則降低黏度，而降低溫度則增加黏度。對氣體而言則相反。而從微觀來看，對液體而言，增加溫度，等於增加分子運動速度，因此就容易克服分子間的吸引力，導致黏度減低。也由於黏度受分子間吸引力影響，因此能建立愈多分子間吸引力的分子，黏度愈高。例如：異丙醇(isopropanol,C3H8O ) < 丙二醇(propylene glycol,C3H8O2 ) < 甘油 (glycerol, C3H8O3)[4]。此外，分子的大小跟形狀也會影響黏度。
虹吸管（Siphon）的應用
虹吸管（Siphon）的應用
臺南市私立光華女子高級中學物理科楊盛智老師/國立臺灣師範大學物理系蔡志申教授責任編輯
如下圖所示，若將彎管置入盛水之杯中，一端置於杯中，一端跨過杯緣置於杯外，且彎管尾端水面低於杯中之水面，設法使彎管充水後，即可見水自杯中持續流出，此稱為虹吸管（siphon）現象。
連續方程式(Equation of continuity)
連續方程式(Equation of continuity)
國立嘉義高級中學物理科李文堂老師/國立彰化師範大學物理學系洪連輝教授責任編輯
理想的流體在一個粗細不均勻的管子中流動時，每單位時間由一端流入的液體的質量，等於由另一端流出的液體質量，管中截面積分別為A1以及A2處，液體的流速分別為V1及V2由質量守恆定律，可以推導出A1V1=A2V2。
這個關係是稱為連續方程式(Equation of continuity)。
圓形水躍（Circular Hydraulic Jump）
圓形水躍（Circular Hydraulic Jump）
國立嘉義高級中學物理科李文堂老師/國立彰化師範大學物理學系洪連輝教授責任編輯
打開水龍頭，如果水的流量不要太大（水柱以穩流方式流動），當水柱衝擊到ㄧ個水平板時，水會輻射狀地散開，形成一個薄層的淺水區，繼續散開到一定距離後，水位突然升高，形成一個半徑等於r的圓，稱為圓形水躍。 貼近水平的地面，將一大桶水快速的倒出，水流動一段距離後，水位也會上升形成水躍的現象。
大陸的錢塘江口，每年的中秋節附近幾天，海水漲潮時潮水湧入錢塘江內，橫亙在江口的一條沙坎，使潮水的速度減慢，後面的潮水迅速湧上，形成最高可達2.8公尺的錢塘江潮，部份原因也是水躍造成的。
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