作者yangcain (狂想者)
看板Physics
標題中研院物理資優營的題目
時間Sun Sep 26 20:06:08 2010
一、請於觀看過以下影片後回答下列問題：
http://www.youtube.com/watch?v=ngtiUKH_ygc
瓶塞被推出來的原理為何，請詳述。(可以往瓶內的酒換成水、瓶內充滿液體完全無空氣
的情況、敲擊面的材質不同、使用不同的鞋子…等方向思考作答)
二、於一個大燒杯內裝水，並在正中央放一顆乒乓球。
1. 如水量為八分滿時，請問乒乓球會往何處運動，其原理為何，請詳述。
2. 如水量為全滿並產生表面張力時，請問乒乓球會往何處運動，其原理為何，請詳述。
三、魚的逍遙：
魚在水中可使用魚鰾來保持不動、上浮及下沉。若魚在一封閉的魚缸中且水完全充滿其中
，當魚在(1) 不動 (2) 上浮 (3) 下沉時，魚缸以垂直重力方向作等加速度運動，魚的位
置會因等加速度而相對於魚缸產生何種變化。
我假設影片中的瓶子內有空氣，而敲擊面會造成瓶底面的衝力，衝力會跌加到 酒
上面，酒在對於空氣衝擊，最後空氣對瓶塞造成力，所以最後瓶塞會被推出來。
此實驗和材質不同沒有太大影響，材質只會影響力的傳播，但原理是相同的。
若是瓶內液體的改變，我認為應該是密度越高的液體越容易對瓶塞造成衝力，因
為力會以較高的比例衝擊到瓶塞，若是像水之內的液體，很難傳播力的，會散開，就像是
向空氣打一拳，和對牆壁打一拳是完全一模一樣的道理，
密度高，較容易傳播力，但密度一低......就比較難傳播了。
最後我假設瓶內充滿液體完全無空氣的情況，瓶塞會比較難被推出來，
在有空隙情況下，力讓酒較會容易產生震動，再傳到瓶蓋，就像朝實心牆壁打一拳，和朝
一面空心的木牆打一拳一樣，是有差別的。
1.球會往邊緣運動，我認為是因為乒乓球與水面接觸角度所引發造成的，水面在八分滿的
情況下，和杯子的接觸角度會小於垂直，會變成略為下凹的曲線，所以乒乓球才會因為重
力作用而往邊緣移動。
2.球會靜止不動，是因為當水面全滿時，水面與杯子的接觸角大餘等於垂直，而變為上凸
的曲線，此時因乒乓球與水面接觸角度會小於垂直，而造成杯子排斥。
用表面張力來解釋這一題的話：就是接觸角度的差別，而害表面張力會不平均。
如果再深入的表示，就要談到內聚力和內部分子的附著力等等.....但高一是還沒有交到
的這一方面，所以我並不太了解其內容.....
1.魚在不動時，魚缸以垂直重力方向作等加速度運動，因為魚缸是封閉的，所以魚缸
內的水會跟著移動，在魚缸一動的那瞬間，魚會對魚缸移動的反方向面產生力，那是因為
魚缸動的那一剎那，是有變加速度的，因而造成慣性的改變，所以魚才會對魚缸的另一面
產生力的作用，最後魚缸的瞬時速度會為三者次於上浮的﹝當魚在(1) 不動 (2) 上浮
(3) 下沉時─三者﹞。。
2.魚在上浮的時候，魚缸以垂直重力方向作等加速度運動，會因為瞬間加速的的相反
﹝我設在魚缸做加速度的那一瞬間，魚也同時上浮。﹞，而造成對魚缸移動的反方向力的
疊加，雙重衝擊，所以力對於魚缸的作用會比魚不動來的大，最後魚缸的瞬時速度會為三
者最低的﹝當魚在(1) 不動 (2) 上浮 (3) 下沉時─三者﹞。
3.魚在下沉時，因為加速度的同方向性﹝我如上題所設魚缸做加速度的那一瞬間，魚
也同時下沉。﹞而無法對於魚缸造成任何影響，當一個物體在另一個物體內時﹝依順序設
甲和乙﹞，甲的加速度無法對乙物體造成任何影響，同理，魚在下沉也無法對於剛造成影
響，最後魚缸的瞬時速度會為三者最高的﹝當魚在(1) 不動 (2) 上浮 (3) 下沉時─三者
﹞。
這是我的解，我知道錯很多.....但我的物理知識大多還停在國中﹝高一前兩課沒教什麼
..... 有大大可以幫解一下嗎?
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╠═╬═卒═帥═馬═╬═╬═╬═╣
║ ║ ║ ║╲║╱║ ║ ║ ║ 此時，
╠═╬═╬═車═╬═╬═╬═╬═╣ 帥有何用？
║ ║ ║ ║╱║╲║ ║ ║ ║ 有車又如何？
╚═╩═╩═╩═╩═╩═╩═╩═╝ 有馬子又怎樣？ ψqaz225→ : 你錯了，有帥又有車，馬子當然可以當炮打
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推 Tazdingo:你的想法先說來聽 09/26 20:15
→ yangcain:我考完在po上來好了，剩半小時了 09/26 20:20
※ 編輯: yangcain 來自: 114.24.125.45 (09/26 20:57)
※ 編輯: yangcain 來自: 114.24.125.45 (09/26 20:58)
推 Ertkkpoo:這資優營是給誰參加的？我可以參加嘛？ 09/26 21:24
→ ntust661:水滿了要算邊界方程式... 09/26 21:39
→ yangcain:給高一生，已經截止了 09/26 22:44
推 Muscovy:我覺得........這種題目跟腦筋急轉彎沒兩樣. Orz 09/27 19:59
→ doa3ps2:快裝滿水的杯子乒乓球會接近邊緣 用表面能想會比較簡單 09/28 00:07
推 navstar:第一題應該跟空氣砲的原理類似 流體的白努力原理 09/28 10:45
→ navstar:第三題考魚的密度與假想加速度的關係 09/28 10:47
→ navstar:魚的密度比水大 則魚會下沉 09/28 10:48
→ navstar:魚缸運動時 所受的假想力大於水 故魚有一個和魚缸相反的 09/28 10:48
→ navstar:加速度 同理 密度等於水時無相對加速度 09/28 10:49
→ navstar:小於水時有和魚缸同方向的加速度 09/28 10:50