關於一些自然問題（１）．．（２０點）

Question

ㄜ.....請各位幫忙解答一下.....謝謝^^
１.用玻璃棒輕敲時，小立發現水柱愈短的水杯，敲出來的音調愈高，這是為什麼呢？

２.用嘴吹水杯裡的水，小立發現水愈多的水杯吹出來的音調愈高，而這又是為什麼呢？

３.小立的妹妹正在練習彈鋼琴，小立的水杯竟會隨著妹妹的琴聲不定時的振動，而且發出聲音，嚇得小立以為這些水杯會自己唱歌，請你替他解析一下疑慮吧？

４.尼加拉瀑布是如何形成的呢？

５.請問形成彩虹的原理是什麼？

６.拍照時，可以將如此龐大的景觀留存於底片中，再經由沖洗就可以永久保存。你知道這是為什麼嗎？

７.潛水艇是如何由水面沉入海底，再由海底浮上水面的呢？

８.海底如此的廣大，要測量敵軍的方位和距離，光用尺與量角器當然是不行的，請問潛艇如何在茫茫大海中探知一切事物呢？

９.許多片中的『Ｕ－５７１潛水艇』形狀設計得很像球，如魚般的流線型，且體積並不太大，為何潛水艇要做這種設計呢？

１０.悶燒鍋的設計為什麼可以讓悶燒鍋悶煮的時間較瓦斯爐亨煮的時間來得短許多呢？

（題目暫時結束．．還有下集～ㄆㄆ！！在此先謝謝各位的幫忙）

Answer 1

用玻璃棒輕敲時，小立發現水柱愈短的水杯，敲出來的音調愈高，這是為什麼呢？因為物體振動發出聲音的原理為：當振動體愈細、愈短、愈薄、愈輕，振動所發出的聲音愈高；所以杯子裡的水愈短，重量愈輕，所以敲出來的聲音愈高。用嘴吹水杯裡的水，小立發現水愈多的水杯吹出來的音調愈高，而這又是為什麼呢？同上題，杯子裡的水愈多，空氣柱愈短，所以吹出來的聲音愈高。小立的妹妹正在練習彈鋼琴，小立的水杯竟會隨著妹妹的琴聲不定時的振動，而且發出聲音，嚇得小立以為這些水杯會自己唱歌，請你替他解析一下疑慮吧？當水杯內的空氣柱長度的發聲頻率與鋼琴聲波的發聲頻率相同時，就會產生共鳴（或共振），所以水杯也就會發出聲音了！尼加拉瀑布是如何形成的呢？尼加拉瀑布形成的主要原因是原本有一條河流流經此地，因為地球在產生地殼變動時，在此一位置形成”正斷層”，而造成了如此大的瀑布！就好比台灣的”九二一大地震”，是因為”逆斷層”而在山間的河流造成了”淤塞湖”一樣！請問形成彩虹的原理是什麼？彩虹是因為雨天過後，在空氣中的小水珠將太陽光色散出來，反射在與太陽方向相反的天空中，就是彩虹了！拍照時，可以將如此龐大的景觀留存於底片中，再經由沖洗就可以永久保存。你知道這是為什麼嗎？這是在相機底片上的化學物質溴化銀經過定影液的浸泡，產生化學反應後就形成定影了，這樣就可以清楚的紀錄下影像，也就可以永久保存了！潛水艇是如何由水面沉入海底，再由海底浮上水面的呢？潛水艇是利用浮力原理而製造成的，只要改變潛水艇本身的密度，就可以控制潛水艇的沉或浮！所以潛水艇的外殼或控制艙之間有預留一個很大的空間，可以讓海水自由進出；如果要下沉時，就吸入大量的海水，使潛艇的密度大於海水，那潛水艇就會下沉；可是如果要上浮，就要將大量海水排出，使潛艇的密度小於海水，那潛水艇就會上浮了！海底如此的廣大，要測量敵軍的方位和距離，光用尺與量角器當然是不行的，請問潛艇如何在茫茫大海中探知一切事物呢？潛艇要在茫茫大海中探知一切事物，主要就是使用聲納；而聲納就是使用超音波來探測未知的海底，以及測量敵軍船隻或潛艇的距離。當超聲波遇到障礙物時，就會立即反射回發射處，然後利用時間差就可以計算出障礙物或敵軍潛艇的位置了！許多片中的『Ｕ－５７１潛水艇』形狀設計得很像球，如魚般的流線型，且體積並不太大，為何潛水艇要做這種設計呢？主要的原因就是要減低潛艇在海水中航行的阻力，而且這是經過流體力學的計算過的，就好像船隻或是汽車行駛一樣，都要應用到流體力學！所以，潛艇在水中行駛時，也類似船隻和汽車一樣，一定要將海水的阻力減到最低。因此，潛艇的設計就仿照船隻和汽車的原理，以減低航行阻力！悶燒鍋的設計為什麼可以讓悶燒鍋悶煮的時間較瓦斯爐亨煮的時間來得短許多呢？悶燒鍋的設計就是將食物加熱後，減少熱經由傳播流失，將熱能保留，所以經一段時間後仍可以把食物悶熟，把剛煮沸的食物放進悶燒鍋裡面，由於悶燒鍋具有良好的隔熱效果，因此能使鍋內長時間保持高溫，而將食物煮熟煮爛。所以烹煮的時間就不需那麼長了，可以節省一些能源！