台南96年国民中小学科学展览会.DOCVIP

念力單擺的真相－神奇的共振 摘要 長短不同的三條線，每條線尾端都綁著兩枚十元硬幣相夾黏做成的的單擺（老師說，單擺是最單純的『擺』），你可以只讓指定的硬幣單擺擺動，是不是很神奇呢？念力來囉！ 仔細看著被指定的那個硬幣組，想辦法只讓它擺動，大家驚奇的發現，真的只有被指定的那個硬幣單擺組，非常聽話的用力擺動著，而其他兩組幾乎不動。 念力好像真的出現在我們身上，有點奇怪，我們想證明這不是念力造成的，一定有科學的解釋，淑娟老師說過『事實就是要拿來懷疑的』，文雀老師說『證明它』。 壹、研究動機 九年一貫課程實施後，常常只能上完課程進度，老師常感慨並沒有多餘時間可以補充，還好在綜合活動時間，老師介紹了一些好玩的科學遊戲，大家都非常有興趣。 這回文雀老師告訴我們，她發現自己有「超能力」，藉上課機會，讓我們開開眼界，我們滿心期待。 上課當天，只見老師準備了一支竹筷子，一條塑膠繩，六個十元硬幣，噫？難道超能力是「將銅幣貫穿到竹筷子上」？還是「使塑膠繩與竹筷子共舞」？大家七嘴八舌依職不停討論著。 又見老師慢條斯里、從容不迫的拿出抽屜裡的雙面泡棉膠帶及剪刀，將塑膠繩剪成三段不等長的線段，再將硬幣兩兩黏在塑膠繩的一端，做成三條後，將它們依長短順序綁在竹筷上（後來證明順序並不重要），做成硬幣單擺，然後老師叫起一位同學，請他指出現在要老師搖動的是哪一條繩子，果然老師依要求在很短的時間內擺動成功，做了很多次，經過幾位同學的指定，老師都成功達成，我們覺得不可思議：「老師真的有超能力？」哇！真的太神奇了。正當大家開始躍躍欲試，秩序開始混亂，接著老師讓我們自己練習，我們每個人都玩得不亦樂乎。下課後，很多同學向老師提出心中的疑問：「為什麼心裡想動哪一條就可以動哪一條？」「一定只能三條嗎？七個擺可以嗎？」「真的是念力嗎？為什麼不能兩個擺動，一個不擺動呢？」「可以證明念力的存在嗎？」老師聽完後，笑笑的誇獎我們問得很好，說：「讓我們一起來研究吧！」 貳、研究目的 凡事事出必有因，念力真的有作用嗎？相信它之前，總想運用科學的方法解釋它，看看到底只是自己的誤解，還是真有其事。老師說，那是共振引起的效應，不是念力使然，又說地震損毀程度和共振有關，那單擺豈不是和地震息息相關？！我們想要揭開單擺的神秘面紗，研究影響單擺的因素，或許更能瞭解地震成因呢！當然，最終目的是想找出念力的影響到底有多大。 參、研究設備及器材 本項實驗所需的設備非常簡便，可以完全由我們自行動手完成，可謂小兵立大功。使用器材列如下: 1.約90公分四方柱木條一支（以小朋友的手臂容易超作的長度為依據） 2.魔鬼沾約120公分 3.雙面膠、布料及卡典西德 4.細繩約420公分 5.十元硬幣20個 6.碼錶一只 7.電腦設備（學校提供） 肆、研究過程與方法 問題提出： 一開始，使用簡單的材料製作最簡單的三單擺，也就是用衛生筷、塑膠繩、雙面膠及硬幣，先試驗老師說的是否可以做到，即要擺 動哪一條單擺就可以擺動哪一條。事實上練習一陣子（不到三分鐘，好快！）大家都可以掌握到訣竅，非常有趣的，真如楊老師所說，似乎我們都有超能力，分別操控了三個單擺的擺動，但是，包括我在內，心中都有一些疑問沒有解答，老師鼓勵我們把問題記下來，針對問題找出最適當的解決方法，看看是不是真有念力存在，或者有好玩的物理包含其中。 同學們果然踴躍提出心中疑惑，我把它們紀錄下來請老師整理一下，一一列下來： 影響擺動的因素有擺的重量嗎？擺重量改變，會不會不易操控？也就是不易用念力要它動它就動。我們認為，念力就像人的力氣一樣，有「搬」不動的時候，重量越重就越搬不動。 擺放在距桿子手握處不同會有不同擺動結果嗎？譬如說擺動快慢，把相同擺長的擺，放在不同位置，當然桿子上有其他不同長度的擺，想要擺動相同擺長其中一個，另一個會一起動嗎？而且擺動快慢一致嗎？ 最多可以控制多少個擺？和個人念力強度有關嗎？ 每個單擺擺動快慢似乎不同，有很多人說這才是控制擺動的因素，因為他們感覺到的技巧是以擺動快慢加上一些對欲擺動擺的專注（這一點，老師說，本來專注這件事並不在物理原理中，但意外成為念力實驗的小關鍵，討論時將會提到）所達成。 兩個擺擺長要多少差別，才能運用同樣技巧將他們分開擺動。（老師建議用剛學到的百分比來寫下差異） 實驗器材設計： 實驗時發現竹筷子做的三單擺很好操控，但是要解決大家提出的問題似乎不夠精準，經過和老師討論，老師建議由大家提出需求，再由老師和大家一起將實驗器材做出來。於是大家在度提出由技巧上得到的心得，建議如下： 要小朋友易操作的桿子，好拿好握，安全很重要 擺要很容易拆裝 擺長要很容易調整，擺繩上要有刻度 桿子要有刻度，以測量距前端的距離 擺重量（十元硬幣多少）改變要容易 老師拿了一些材料包含約90公分四方柱木條一支、魔