2021全國大專暨高中青年物理辯論競賽(競賽時間延後:7/31-8/1、地點:屏東大學)

競賽題目

1. Invent Yourself (Enclosed Boat)自我發明（封閉的船）Design a boat that moves only due to the periodical mechanical movements of its internal parts and which only interacts with the environment (air, water) through its stiff hull. Optimise the parameters of your boat for maximum speed.

設計一艘藉由內部物件以周期性機械運動而驅動的船，並且僅能透過剛性船殼與環境（空氣，水）相互作用。取得獲得最快速度的最佳化參數。

2. Circling Magnets旋轉磁鐵 Button magnets with different diameters are attached to each end of a cylindrical battery. When placed on an aluminium foil the object starts to circle. Investigate how the motion depends on relevant parameters.

將直徑不同的鈕扣磁鐵貼附到圓柱形電池的兩端。將其放置到鋁箔(片)上後，使物體會開始旋轉。探究相關參數如何影響該運動。

3. Proximity Sensor鄰近感測器　A simple passive inductive sensor can detect ferromagnetic objects moving through its magnetic field. Construct such a passive sensor and investigate its characteristics such as sensing range.

一個簡單的被動式感應偵測器可藉由通過它的磁場偵測到鐵磁物質的移動。設計一個這樣的被動式感應偵測器並研究其特性，例如感測範圍。

4. Wind Speed風速  Let an electric current flow through a coil. When cold air flows over the coil, the coil’s temperature will decrease.Investigate how the temperature drop depends on the wind speed. What is the accuracy of this method of measuring the wind speed?

讓電流流經一個線圈，當冷空氣流過此線圈，此線圈的溫度將降低。研究溫度下降與流經線圈的風速關係。利用這種法所測量的風速其精度是多少？

5. Synchronised Candles 同步蠟燭Oscillatory flames can be observed when several candles burn next to each other. Two such oscillators can couple with each other, resulting in in-phase or anti-phase synchronisation (depending on the distance between the sets of candles). Explain and investigate this phenomenon.

當幾支彼此鄰近的蠟燭燃燒時，可以觀察到振盪火焰。這樣的振盪可以相互耦合，導致同相位同步或反相位同步等兩種振盪火焰（取決於蠟燭之間的距離）。解釋並探究這種現象。

6. Irreversible Cartesian Diver 不可逆轉的浮沉子A simple Cartesian diver (e.g. an inverted test tube partially filled with water) is placed in a long vertical tube filled with water. Increasing the pressure in the tube forces the Cartesian diver to sink. When it reaches a certain depth, it never returns to the surface even if the pressure is changed back to its initial value. Investigate this phenomenon and how it depends on relevant parameters.

一個簡單的浮沉子（例如，一個部分充滿水的倒置試管）被放置在一個裝滿水的垂直長管中。增加管中的壓力迫使浮沉子下沉。當達到一定的深度時，即使改變壓力到初始值，它也不會返回到表面。探究相關參數如何影響該現象。

7. Bead Dynamics 珠子動力學A circular hoop rotates about a vertical diameter. A small bead is allowed to roll in a groove on the inside of the hoop. Investigate the relevant parameters affecting the dynamics of the bead.

一圓環繞著垂直於直徑的軸旋轉，讓一個小珠子可在環內的凹槽中滾動。探究相關參數對珠子動力學的影響。

8. Fuses保險絲  A short length of wire can act as an electrical fuse. Determine how various parameters affect the time taken for the fuse to 'blow'.

一條短的金屬線可以作為電路的保險絲。決定有多少不同的參數可影響保險絲“熔斷”所需的時間。

9. Light Whiskers 光鬚 When a laser beam enters a soap film at a small angle, a rapidly changing pattern of thin, branching light tracks may appear inside the film. Explain and investigate this phenomenon.

當一束雷射光以小角度照射肥皂膜，在薄膜內部可能出現細且分岔的光軌跡構成的快速變化的圖案。解釋並探究此現象。

10. Spin Drift 旋轉漂移When a ring is set to roll in a parabolic bowl, interesting motion patterns may arise. Investigate this phenomenon.

當一個圓環在拋物面的碗中滾動時，可能會出現有趣的運動模式，探究此現象。

11. Guitar String吉他弦  A periodic force is applied to a steel guitar string using an electromagnet. Investigate the motion of the guitar string around its resonance frequency.

使用電磁鐵週期性給予作用力到吉他鋼弦上。研究吉他弦運動周圍的共振頻率。

12. Wilberforce Pendulum 威爾伯福斯擺/韋氏擺A Wilberforce pendulum consists of a mass hanging from a vertically oriented helical spring. The mass can both move up and down on the spring and rotate about its vertical axis. Investigate the behaviour of such a pendulum and how it depends on relevant parameters.

威爾伯福斯擺是由垂直懸掛螺旋彈簧和連接在彈簧末端的物體所組成。此物體在彈簧上能上下運動又能繞著它的垂直軸旋轉。探究相關參數如何影響這種擺的運動行為。

13. Sponge 海綿A sponge will soak up water at a rate and in a quantity determined by various parameters. Investigate how effective a sponge is at drying a wet surface.

在不同的參數條件下可決定海綿的吸水速率與吸水量。研究海綿吸水的效率。

14. Dynamic Hydrophobicity動態疏水性　When a drop of liquid impacts on a horizontally moving surface, the droplet may be reflected or not, depending on the speed of the surface. Investigate the interaction between a moving surface and a liquid drop.

當一滴液體撞擊水平移動的表面時, 表面的移動速度決定這液滴是否可反彈或不反彈的現象。探究該運動表面速度與一顆液滴間的交互作用。

15. Rebounding Capsule反彈膠囊A spherical ball dropped onto a hard surface will never rebound to the release height, even if it has an initial spin. A capsule-shaped object (i.e. Tic Tac mint) on the other hand may exceed the initial height. Investigate this phenomenon.

即使一開始有轉動的圓球掉落在堅硬表面上時，反彈永遠不會高於初次反彈的高度，但一個膠囊狀物體(例如Tic Tac薄荷糖)若有轉動落地時卻可能會反彈超過初次反彈高度。探究這個現象。

16.Ultrasonic Pump超聲波泵  A capillary immersed in an ultrasonic bath works like a pump that can lift water to a considerable height.Explain and investigate this phenomenon.

毛細管浸入超聲波浴中，它就像是泵一樣可以會使毛細管內的水升到相當高的水位。解釋和探究這種現象。

17. Hand Helicopter竹蜻蜓A simple hand helicopter can be made by attaching rotor blades to one end of a vertical stick. The helicopter moves upwards when the stick is twisted at a high enough speed and then let go. Investigate how the relevant parameters affect the lift-off and the maximum height.

一支簡單的竹蜻蜓可利用垂直桿一端連接葉片製作而成。當垂直桿以足夠高速度旋轉時，鬆開手後竹蜻蜓就會向上起飛。探究相關參數如何影響它的起飛和最大飛行高度。

獎項

頒發對象與獎勵內容

參賽證書

凡全程參加知隊伍，皆可獲頒參賽證書

最佳辯士獎

單場總成績達9分，三員報告者可獲頒予最佳辯士獎狀及獎金1000元

銅獎

凡累積一場優勝者得獲頒銅獎獎狀及獎金1000元

銀獎

凡累積二場優勝者得獲頒優勝銀獎獎狀及獎金2000元

金獎

凡累積三場優勝者得獲頒優勝金獎獎狀及獎金3000元

辯論進行程序與說明(整體進行討論時間54分)

A隊報告者報告

10分鐘

A、B隊需於競賽前確認那位同學報告者，進行該問題之研究報告

B隊報告者報告

10分鐘

準備時間

3分鐘

A、B隊員間討論時間。

B隊提問者向A隊提問者提問

2分鐘

A、B隊需於競賽前確認那位同學擔任提問者，在時間內互相針對報告中有不清楚的部分進行提問與釐清，因此問題要簡短的，可以要求對方以簡短方式回答問題。

A隊提問者向B隊提問者提問

2分鐘

準備相互討論詰問的時間

3分鐘

各隊同學要能夠相互合作與整合，將對方報告內容中實驗、理論等優點與缺失，或考量不清等問題，或是與自己實驗有歧異的部分，以及想要與對方討論的問題都列舉出來，以PPT呈現利於後續的討論和釐清問題。

問題與歧異之討論

5分鐘

B隊提問者做問題提問，由A隊提問者負責回答

5分鐘

A隊提問者做問題提問，由B隊提問者負責回答

兩隊同學準備作總結

3分鐘

該隊的同學需要合作，將此場次討論的成果作總結，還是要以PPT呈現總結討論的結果較為恰當。

B隊評論者做總結

4分鐘

A、B隊需於競賽前確認那位同學擔任評論者

(1)針對整場的討論有爭議的實驗、理論部分，給予對於綜合性、客觀性的總結。

(2)讚揚有重要性、突破性的實驗或理論。

(3)總結對於自己對該題目報告做評論。

A隊評論者做總結

4分鐘

評審問題提問

3分鐘

針對兩隊報告之研究內容的理論、實驗等進行詢問。(評審講評，可在主席公布該場次評分之後進行)

總共需時

54分鐘