物理探究-結報小抄

--- tags: report_note --- {%hackmd theme-dark %} # 物理探究-結報小抄 --- ### 研究主題 ### 新弗里德里希磁場加速弗里德里希砲 --- ## 摘要 --- 本研究是探討高斯槍的磁鐵數目以及與磁鐵到射出之鐵球的距離，實驗是用鐵球和磁鐵實作高斯槍，並用光電閘計算在變因為磁鐵個數及鐵球數目的速度變化，得到結果: 1. 磁鐵個數和射出速度呈高度正相關 2. 磁鐵後鐵球個數和射出速度呈高度正相關實驗結果可用以解釋磁鐵數量及鐵球個數與射出速度的關係 --- ## 研究動機 --- 放假期間，我們一起看了日本的一個動畫，名字叫做魔法禁書目錄，裡面有一個角色叫作御坂美琴，她有個能力是可以通過電磁加速讓手中的硬幣加速射出，在那時我們就有個疑問，在現實中真的做得到讓這種東西加速射出嗎，在後來我們看到了一個youtuber的影片，內容雖然不是像動畫的電磁加速，不過他是用磁力來加速，做出來的感覺與動畫也有幾分相似，於是我們想藉由相關實驗操作來模擬，以了解在磁力加速的情況下，小鐵球的速度。因此，我們進行以下的實驗操作。 --- ## 研究目的 --- 1. 證明磁鐵顆數會影響射出之速度 2. 證明位於磁鐵後之鐵球顆數會影響射出之速度 --- ## 研究器材 ---- * 強力磁鐵 * 小鐵球 * 測速儀(光電閘) * 紙板(用來製作加速軌道) --- ## 實驗方法 --- 1. 將紙板做成可供鐵球加速的直線軌道及加速用的斜面軌道 2. 在加速軌道的末端架設測速儀 3. 配置小鐵球和磁鐵(只用一組) 4. 用一顆小鐵球在不同高度撞擊末端使前端的小鐵球射出 5. 計算數據並比較 --- ## 實驗數據 --- <iframe src="https://docs.google.com/spreadsheets/d/e/2PACX-1vT1cuD5FWxxrETFCQGkdkWp8rP0Si26ZYXhU_miPwC-QZUlOMi0d1EKG4Q52S8eQG9e3SZijIt9xkTF/pubhtml?widget=true&headers=false" width="1280" height="560"></iframe> --- ## 實驗一 - 磁鐵個數 --- | | | | | | | -------- | ---- | ----- | ----- | ----- | | **球數** | 5 | 3 | 4 | 2 | | **平均** | 3.77 | 3.788 | 3.356 | 5.909 | | | | | | | **相關係數** $r=-0.7669379967$ --- <iframe width="997" height="616" seamless frameborder="0" scrolling="no" src="https://docs.google.com/spreadsheets/d/e/2PACX-1vT1cuD5FWxxrETFCQGkdkWp8rP0Si26ZYXhU_miPwC-QZUlOMi0d1EKG4Q52S8eQG9e3SZijIt9xkTF/pubchart?oid=1359508868&format=image"></iframe> --- ## 實驗二 - 磁鐵後鐵球個數 --- | | | | | | -------- | ----- | ----- | ----- | | **磁數** | 7 | 6 | 5 | | **平均** | 3.356 | 3.302 | 4.342 | | | | | | **相關係數** $r=-0.8420459735$ --- <iframe width="1006" height="622" seamless frameborder="0" scrolling="no" src="https://docs.google.com/spreadsheets/d/e/2PACX-1vT1cuD5FWxxrETFCQGkdkWp8rP0Si26ZYXhU_miPwC-QZUlOMi0d1EKG4Q52S8eQG9e3SZijIt9xkTF/pubchart?oid=218645767&format=interactive"></iframe> --- ## 實驗結果 --- 1. 磁鐵個數和射出速度呈高度正相關 2. 磁鐵後鐵球個數和射出速度呈高度正相關 --- ## 討論 --- 1. 強力磁鐵的強度問題一直是最大的障礙，磁鐵在實驗過程中時常碎裂 2. 受到上述限制，我們沒辦法進行很多組的實驗 3. 可能是因為進行實驗不夠多組，沒有辦法看到如我們原先預期速度的大幅度變化 4. 未來可以用強度較高的強力磁鐵，或直接用非常強力的電磁鐵來代替，以解決掉碎裂的問題 5. 解決掉上述問題後，可以增加我們因擔心磁鐵碎裂而沒有做的以初速作為變因的實驗 --- ## 結論 --- 通過這幾次的實驗，我們成功製作出了高斯槍，這個實驗裝置可以讓我們得以成功了解磁鐵以及鐵球數對速度的影響，如果可以克服磁鐵在實驗中常常因為衝擊力過大而損壞的實驗限制，相信我們能夠提供出更準確的實驗數據 --- *that's all*