動起來!自製鋁罐希倫引擎探討

專題名稱 動起來!自製鋁罐希倫引擎探討

專題描述 西元一世紀前後,埃及數學家希倫,提出直接利用水蒸汽的反作用力來推動的始祖蒸汽機,稱為希倫蒸汽機。
自己設計實驗希望達到的目標:
一、設計簡易版希倫引擎(使用鋁罐)
二、探討影響希倫引擎運轉效率的因素
三、探討希倫引擎中熱能轉動能的比率
四、洞數的多寡對轉速轉速產收的影響
五、洞高對於轉動時穩定度的影響

隊伍名稱 自強萬歲

指導老師 徐彥哲 郭千睿

參賽學生 張沁筠   

序號檔案內容上傳者
2作者 普通高級中學課程物理學科中心 楊士模老師
來源 http://physical.tcfsh.tc.edu.tw/upload/files/20131118154343.pdf
描述 利用水沸騰時所產生的蒸氣,推動試管旋轉,並觀察作用力與反作用力的關係。
張沁筠
1作者 周鑑恆
來源 http://www.sec.ntnu.edu.tw/Monthly/96(296-305)/297-pdf/04.pdf
描述 希倫蒸汽機
張沁筠

序號封面照內容說明上傳者
5類別 相簿集
名稱 鋁罐處理
說明
將扣環凹成直角,以便懸掛。
張沁筠
4類別 相簿集
名稱 鋁罐做標記
說明
將洞數和洞高以奇異筆標示在罐身。
張沁筠
3類別 相簿集
名稱 供熱計算
說明
分別用100g和200g的水加熱,求更精準數據。
張沁筠
2類別 相簿集
名稱 裝置圖
說明
手繪的設計圖以及裝置完成照片。
張沁筠
1類別 相簿集
名稱 實驗器材
說明
各種飲料的罐子以及最後選用的舒跑鋁罐。
張沁筠

序號內容上傳者
10作者 張沁筠
標題 實驗結果(最佳鋁罐)
內容
經過這麼多次實驗下來,比較各種鋁罐旋轉的數據,發現舒跑的鋁罐是所有罐子中,性能最穩定的,所以接下來控制變因採用鋁罐,做不同的洞高和洞數,進一步探討影響希倫引擎旋轉效能的因素。

張沁筠
9作者 張沁筠
標題 實驗六(旋轉穩定度觀察)
內容
罐子的外型有比較瘦長的,也有比較矮胖的,在實驗過程中,我觀察到比較瘦長的罐子,在燃燒時會不平衡、一直晃來晃去,相對不穩定;反之,比較矮胖的罐子,在旋轉時,可以平衡且較穩定。

張沁筠
8作者 張沁筠
標題 實驗小發現
內容
由於在實驗過程使用了各種飲料的罐子,燃燒過程中會產生許多奇妙的味道。
有一次在燒豆漿罐子的時候,竟聞到類似米飯的味道,害得我肚子都餓了!
還有一次在燒咖啡罐的時候,整間實驗室充滿咖啡香,讓大家提神了不少呢!

張沁筠
7作者 張沁筠
標題 實驗趣聞
內容
在做實驗的過程中,因為要用到很多罐子,所以買了很多飲料,這些飲料倒出來後就成了同學們的下午茶,一開始就像同樂會一樣,大家都喝得很開心,但是到後來大家都喝到怕了,所以我都拿著飲料追著他們跑。
也感謝實驗過程中所有幫我喝飲料的同學們啊!

張沁筠
6作者 張沁筠
標題 實驗四(鐵罐)
內容
採買回來的飲料罐,有一些像是咖啡類的是鐵罐,我發現鐵罐質地比較硬,質量也比較重,在燃燒時採用跟之前燒鋁罐時用ㄧ樣大的火,但發現鐵罐轉不起來,和老師討論過後,猜測原因可能是鐵罐太重了,在一定限度地供熱下,無法使其旋轉。

張沁筠
5作者 張沁筠
標題 實驗三(各種鋁罐)
內容
採買回來的飲料罐,大部分是鋁罐,但外型跟大小都有不同,就連罐身的凹凸曲線也不一樣,在經過反覆的實驗之後,也可以發現這些鋁罐運轉效能都不同。

張沁筠
4作者 張沁筠
標題 實驗二(供熱器材)
內容
在實驗過程需要加熱,一開始使用酒精燈,但在加熱過程中發現,酒精燈的火焰會一直受風力干擾,所以效果不好,後來老師建議使用本生燈,改用後,熱源變的穩定,操作各項變因時,也更不會有誤差。

張沁筠
3作者 張沁筠
標題 實驗一(鋁罐開孔)
內容
要做希倫引擎,首先就是要將鋁罐開孔。因為只能從出氣孔讓飲料慢慢流出來,有點耗時,所以採取多個鋁罐同時進行,趁這個時候我也剛好可以架設實驗器材,同時我也觀察到有氣的飲料,可以比較快速的把液體排完,反觀像舒跑這類無氣體的飲料,就只能等它慢慢滴完。

張沁筠
2作者 張沁筠
標題 蒐集資料
內容
由主題來查詢各相關資料,我實地走了一趟圖書館尋找是否有相關書籍,也到了書店挖寶,最方便最快的還是上網查資料了,訊息很多也很雜,如何從中找到自己要的資訊,也是需要一一過濾審核呢!

張沁筠
1作者 張沁筠
標題 超市採購
內容
為了挑選進行實驗時所需的罐子,實地到了超市採買各式飲料,因為不確定哪種罐子適用,所以買了鐵罐與鋁罐等不同的飲料,趁這機會買到許多平常不常喝的飲料呢!
迫不急待能趕快做實驗。

張沁筠

序號封面簡介(摘要)上傳者
5書名 3小時讀通基礎物理:力學篇
作者 桑子研
出版社 世茂
簡介(摘要)
力學不難,日本高中物理名師教你三步驟解題!
【等加速度運動】懂得作圖,就會解題。
彈簧力、摩擦力,【牛頓三大運動定律】,
用四色筆畫出所有分力,進入【能量守恆】作功的世界!
【補充】壓力、浮力、力矩平衡,實測日本大學考題,
不再害怕高中物理,一本融會貫通!
導讀
  普遍的學生都覺得物理很難,但本書指出物理非常的簡單直接,且物理不僅不難,還很有趣。
   
  當學了物理,就會了解自然定律。天氣預報,手機,電腦,電視,汽車,飛機,我們身邊一切事物都與物理有關。物理甚至能幫助我們探索遙遠宇宙的秘密。學習物理,世界將更加寬闊。
     
  物理非常的簡單,有趣,實用。但遺憾的是,許多人光看到算式便渾身過敏。因此本書以問題解法為主,整理出物理學重點,讓讀者能體會物理有多簡單。只要使用神奇的三步驟解法,任何人都能解出大學學測考題。只要能解,物理自然就有趣。
張沁筠
4書名 3小時讀通牛頓力學
作者 小峯龍男
出版社 世茂
簡介(摘要)
書中提到:
向量、
三角函數、
慣性定律、
運動方程式、
作用力與反作用力、
動量與衝量、
力矩、
能量守恆……等,
學習牛頓力學,最頭痛的問題!
從溜滑梯探討斜面運動,
從腳踏車探討圓周運動,
打棒球認識動量,
拖行李了解摩擦力,
電梯上升下降使體重忽重忽輕,
單擺的力學能守恆
可怕的滑輪問題……
日常生活中的牛頓力學無所不在,
會畫力學圖,就會解題!
導讀
  本書以物理學的入門「牛頓力學」為主題,為此特別繪製了容易閱讀的插圖,所以能快速先將全文從頭到尾快速讀過一遍。力學涵蓋各種不同的領域。在本書中,將以小學至高中的理科或物理課程中所涵蓋的「力」、「能量」、「運動」等基本觀念為主。也就是稱為牛頓力學、古典力學的範疇。
    
  日常生活與力學之間有著密不可分的關係。在學校裡學習力學的時間並不充足,大多都以解題結束課程。因此,想必對於一些人來說,力學就維持在似懂非懂的狀態,留下的只是艱深的印象。將搬運腳踏車、搬運行李等日常生活中常接觸的現象簡化,作為力學的模型,在本書中可見作者書寫的用心。讀完之後能感到力學其實也不是這麼困難!
張沁筠
3書名 圖解有趣的生活物理學:零概念也能樂在其中的99個實用物理知識
作者 川村康文
出版社 台灣東販
簡介(摘要)
學習物理的敲門磚,讓不擅長物理的你也能一秒樂在其中
對日常生活也超有幫助!
書中提到:
  離心力
  支點、施力點、抗力點
  重力
  槓桿原理
  無人機與遙控飛機的差別
  電力的瞬間傳送
  變化球與蝴蝶球
  慣性定律
  「相對論」、「量子力學」是什麼東西?
  為什麼地球會自轉?
  要是太陽消失了,世界會變成什麼樣子?
  什麼是黑洞?
  瞬間移動有可能實現嗎?
  宇宙的開端為何?
  「暗物質」是什麼?
  物體可以冷卻到什麼程度?
  「超音波」是怎麼樣的聲音?…諸如此類。
★圖文解說,最易懂、好吸收的物理知識。
★日本知名理科教授專門為「想認識物理」的族群打造的圖書!
★一本詳解生活中的物理學與物理科技。
導讀
  本書用最淺顯易懂的圖文搭配,講解奧妙的物理理論,透過作者淵博的物理知識,講解現代人最需要知道的物理與科技的關係,不論文組出身、初學者還是二次學習者都能讀懂、並且喜歡上物理的一本書。
   
  本書可以成為大部分讀者通曉「物理」的契機,書中極力避免使用困難的算式,透過盡可能平易近人的文章來介紹物理的精髓。由於圖解採用柔和的插畫來呈現,因此就算單純只看插畫或圖表也能盡情享受本書的內容。可藉由這本書來重新學習物理,進而體會物理的樂趣。
張沁筠
2書名 改變人類命運的科學家們【之一】:從哥白尼到牛頓,地球依然在轉動
作者 金載勳
出版社 啟動文化
簡介(摘要)
  承先啟後,繼往開來,人類的智慧不斷累積,造就今日的我們。理科人跟文科人都可輕鬆閱讀的經典。
    
《改變人類命運的科學家們》系列共三冊,結合知識、文本、插圖與機智幽默的對話,深入淺出解說科學家故事及科學原理,介紹科學史上50個經典場面,52名重要科學家。
          
  從哥白尼到牛頓,地球依然在轉動;古希臘哲學家亞里斯多德集大成的知識,成為影響後世兩千年的重要世界觀,其中包含地球是宇宙中心的「地心說」。16世紀時哥白尼對此提出質疑,開啟了科學革命的序幕,歷經主張日心說的伽利略,到18世紀牛頓樹立古典力學規則。這些科學家們,身處宗教凌駕一切學問之上的年代,依然堅守信念,探討解釋世界的根本原理的求知精神,催生了「科學」的誕生。
     
本集收錄:
亞里斯多德、德謨克利特、哥白尼、第谷、克卜勒、吉爾伯特、伽利略、培根、笛卡兒、虎克、雷文霍克、海什木、牛頓
導讀
  這是一本人人都能看懂的知識型漫畫,承先啟後,繼往開來,理科人跟文科人都可輕鬆閱讀的經典。藉由此書可以好好認識改變人類命運的偉大的科學家們。
 
  這本書集合了科學史的all-star,作者以淺顯易懂、趣味橫生的對話方式來探索科學家的真實面貌,以及發現科學原理的小插曲,簡單明瞭的畫筆蘊含深奧的科學脈絡。  
   
  每一個還沒證實的理論,都是一篇精彩的科幻小說,跟著過去科學家的腳步,可以一起觀察這神秘的世界。劃時代的科學理論和發現從不是無中生有的,每一位在教科書中出場的科學家,都在他們各自的時空脈絡下面對不同問題而產生好奇心,一起跟著他們回到歷史現場,見證每個偉大的頓悟時刻。
張沁筠
1書名 科學實驗王 2 牛頓運動定律
作者 Gomdori Co.
出版社 三采
簡介(摘要)
  牛頓說:「如果我能看見遠方,是因為我站在巨人的肩膀上。」
當牛頓遇上愛迪生,誰的創意比較厲害?黎明國小實驗社有資格繼續參加實驗大賽,第一個對手便是榮獲全國發明大賽第四名的高王國小!范小宇對於力學原理完全搞不清楚,好不容易在騎單車的過程中領悟出一番心得,然而在實驗過程中,黎明國小精心製作的實驗品卻面臨慘遭破壞的危機……。
  書中主角范小宇是個雖然對讀書或科學毫不感興趣,但在日常生活中卻能不知不覺靈活運用科學理論的頑皮小學生。黎明國小實驗班參加全國實驗大賽初賽,首先面臨的對手是高深莫測的高王國小發明社。發明社的社員雖然並沒有非常擅長做實驗,卻很懂得將科學原理應用在日常生活中,做出好玩又好用的道具。究竟哪一隊會在比賽中拔得頭籌呢?請一起來體會動腦發揮創意的樂趣吧!
導讀
涵蓋日常生活中可應用的科學常識,包含國小中、高年級自然與生活科技課程內容,為國中理化科和生物科打下紮實的基礎!
本書以漫畫的方式輕鬆詮釋力學的重點,帶入學習主旨如下:
1. 學習運動定律與力學基礎
2. 認識科學家牛頓的偉大之處
3. 訓練創意思考和團隊合作
張沁筠

序號書面報告說明上傳者
1說明 這是一篇有關於自製希倫引擎的實驗報告,實驗內容嘗試使用不同尺寸大小的鋁罐來進行希倫引擎的實驗,並找出穩定度最好的鋁罐來進行後續的實驗。張沁筠

序號書面報告說明上傳者
1說明 希倫引擎專題報告張沁筠