PDF《科别：物理科》

科别:物理科 组别:国小组 作品名称:风的曲线 阻碍物与气体流动力量形态变化的探讨 关键词:气体绕流、风力聚流、风力分布 编号:080104 学校名称: 台北县新庄市丹凤国民小学 作者姓名: 许心柔、简百辰 指导老师: 林俊成、简树文 摘要 气体流过阻碍物,风力的聚散必然不一样,本研究透过自己设计的仪器,测量 风力大小的变化,连点成线而描绘出气体绕行阻挡物时,流动力量的分布形态.

壹、研究动机 我们上第

10 册第七单元的自然课时,老师说: 「空气的流动会形成风,而风有 时会被物体挡住,例如:山,就会形成迎风面和背风面????」老师的这段话引 起了我的疑问:当风遇到阻碍物时,风是怎麽绕行的呢?风再绕行阻碍物时风力的 大小以什麽形态分布呢?当阻碍物不同时,风力的聚散分布情形是否也不同呢?还 有用什麽仪器可以做风力精准的测量呢?为了解答心中的疑问,所以我就和同学在 老师的指导下做了这项探讨. 贰、研究目的

(一)能创造可以测量小面积(半径小於 1cm)且风向固定的风力仪器.

(二)能绘出风经过不同阻挡物时的风力分布形态图.

(三)能以风力分布形态图解释日常生活的某些现象. 参、研究问题

(四)能用白烟、烛火或色线表示出气体流经阻碍物时的风力分布情形吗?

(五)能做出测量小面积(半径小於 1cm)内的风力仪器吗?

(六)气体流经迎风面不同的阻碍物时,风力的分布情形也不同吗?

(七)气体流经不同的柱体时,风力分布的情形是否也不同?

(八)两圆柱体的排列距离不同时,风力分布的情形是否也不同? 肆、研究设备及器材 小型风扇、自制混合风洞、钓鱼用浮标、硬纸板、透明塑胶管、热熔枪、保力龙板 不同颜色的珠针、橘色丝线、线香、压克力管、蜡烛、计时器、原子笔套、四轮车 伍、研究过程或方法 问题

(一)能用白烟、烛火或色线表示出气体流经阻碍物时的风力分布情形吗? 研究方法:我们在阻挡物之前燃烧线香,观察线香白烟在电扇吹拂下缭绕的情形.或在 阻挡物之前放置色线观察色线在电扇的吹拂下的飘荡情形. 结果:我们发现白烟再电扇的吹袭下一下子就散掉了,烛火在风中一下子就熄掉了,根 本无法看出风力的分布情形,而色线在风的吹拂中,漂荡不已摇动得很厉害,也 不容易确定风力的分布情形. 问题

(二)能做出测量小面积(半径小於 1cm)内的风力仪器吗?

1 【第一代测量风力仪器 天平风力仪】 设计构想:用翘翘板的原理,当风吹到受力盘时,指针即会移动,从指针位置观测 风力大小.如图

(一) 试用结果:指针会摇晃不定,而且几乎每个位置的风力,最后都会使指针达到最高 值,所以无法测出风力大小,是不适用的仪器. 【第二代测量风力仪器 扇叶风力仪】 设计构想:利用风历史扇叶转动,数转动的次数来测定风力的大小,如图

(二) 试用结果:扇叶转动的速度太快,根本无法计数且面积超过我们需要的大小,我们曾 试著缩减入风口直径成 1CM,但此时扇叶转动极为缓慢甚至中途会停止不 动,因此也不是理想的测量风力仪器. 【第三代测量风力仪器 管状保力龙球风力仪】 设计构想:当风吹入管中,会使管中重量很轻的保力龙球快速漂浮起来,但当我们控 制出风口面积为一个原子笔心粗细时,保力龙球就能平稳的漂浮上来,观 看漂浮到某一高度所需的时间,即可判断风力的大小,如图