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Domino & Taguchi -骨牌效應與極速最佳因子研究

Domino是一門學問,其中「推推樂」只是多數人對骨牌的刻板印象。其實它有著「物理」碰撞和「數學」推砌的多樣變化,而本研究在探討骨牌效應及極速下的物理現象。研究分別就 速度實驗、因子實驗與「Taguchi-田口法」實驗三階段進行。在經多次實驗記錄、討論,提出結論如下:一、骨牌間傳遞速度呈現暫態週期性,不同因子呈現不同變化週期。二、骨牌效應下發現,骨牌間距小、質量輕、重心於中心趨前及擺錘質量大、撞擊角度大,速度效應最佳。 三、極速最佳因子研究中,經分析因子實驗數據,依照田口 法最佳化實驗,並經驗證後發現,最佳因子組合是:骨牌間距小(2cm)、骨牌重心中心趨前、擺錘質量重(22.24g)以及撞擊角度大(90°)。與單一因子實驗呈現高度相依。

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自行車前輪防鎖死、安全煞車裝置

本研究主要目的在於避免騎士因緊急煞車時將前輪煞死而引起的翻車意外。其主要的裝置設計是在傳統的煞車把手上加裝一連動煞車線、鞍座及卡勾塊,並將原煞車把手前端加工成卡勾狀。卡勾塊與前煞車把手的卡勾係靠摩擦力勾住,因此只要卡勾塊的接觸斜角小於摩擦角則前煞把手施再大的力均不會脫開,但後煞把手連動鋼線只要施小力即可拉開卡勾塊而讓前煞把手得以作動產生滑動摩擦的煞車作用。騎乘時,前、後煞車把手均有煞車作用以調整車速,當有突發狀況時,前煞把手壓至設定位置(輪胎與地面的最大滾動摩擦範圍)即被卡勾限制,必須後煞把手繼續按壓使後輪被煞住同時打開卡勾塊,前煞把手才能繼續按壓將前輪完全煞住(輪胎與地面變成滑動摩擦)。

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紫蝶飛舞-抗氧新花現─蝶豆花抗氧化研究

從媒體報導及文獻研究顯示蝶豆花富含花青素具有良好的抗氧化效果,所以我們想針對蝶豆花進行抗氧化力的深入研究,針對不同水溫、沖泡時間、靜置時間及在花茶中添加檸檬汁、牛奶、果糖等不同物質,分別研究探討蝶豆花的抗氧化能力。 研究結果顯示,以高溫沖泡五分鐘的抗氧化效果最為良好,靜置時間愈長則會使其抗氧化性變較差,在茶中添加物質方面,發現牛奶可增加蝶豆花茶的抗氧化力,但添加果糖和檸檬汁則會降低其抗氧化力。 因此蝶豆花茶最適合的是高溫沖泡,現泡現喝並且可搭配牛奶一同飲用,可讓抗氧化達到最佳效果。

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圖形思考推導階差數列級數和的通用公式

計算二階階差數列級數和的問題,是數學愛好者在接觸數列時常會遇到的入門類型。本研究者在偶然的機會看到這樣的題目後,乃有興趣再更深入認識階差數列,因而開展本研究的目的,即在於探討各階階差數列特性及發展計算各階階差數列級數和的通用方法。經由對階差數列的觀察,本研究運用創新的圖形來思考階差數列的特性,發現〈三角形排列思考法〉是推導計算階差數列級數和的便利工具,進而從〈三角形排列思考法〉歸納出階差數列級數和計算式的數理性質與原理,並且已發展出計算任意階階差數列級數和的通式。

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線上教學資源

微觀物質構成的桃園市草漯沙丘地質公園

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蠟燭傳奇-廢油‧肥皂‧魔法棒

市售吹不熄蠟燭會復燃的原因,是因為燭芯上的黑色顆粒物質(即鎂粉)所造成。本研究發現,以不同比例的鎂、鐵金屬粉,製成「吹不熄的魔法棒」,會使火焰產生不同的變化,其中的鎂粉可以使魔法棒吹熄後再度復燃、而鐵粉則可以產生美麗的火花;此外,我們還利用化學原理將回鍋廢油製成環保蠟燭,希望能為地球環保盡一份心力。

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薑、蒜、洋蔥及辣椒對大腸桿菌生活的影響

在高中生物學上冊第九章細菌課文中,曾討論到食物的防腐及如何殺菌,同時在報章雜誌上常常可見一些有關辛辣食物殺菌的記載,使我們懷疑這些辛辣食物殺繭能力強弱如何?我們收集資料及請教老師的結果,找不到關於此方面的實驗資料。所以我們就想以實際的實驗來證明,那些食物確實有殺菌能力?是新鮮的或煮熟的殺菌能力強?但因限於知識,時問及實驗設備的不夠我們然以培養基中菌落的多寡來比較薑、蒜、洋蔥、辣椒等四種材料,在煮沸或新鮮時對大腸菌生活的影響及殺菌的能力。

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有趣的浮力溫度計

暑假我和家人一起到海水浴場去游泳,就感覺海水的浮力比游泳池的水浮力大,我心裡想,水中加了鹽浮力會增加,那麼水中加糖、加?粉、加沙拉油、加酒精浮力會增加嗎?還有其他變因會影響水的浮力嗎?於是就動手做實驗,大膽假設、細心求證。

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無尾翼飛行器之穩定與控制

無尾翼飛行器(Tailless Aircraft)在軍事上的價值極大,且對於目前正在起步的微飛行載具(Micro Air Vehicle)而言,亦是值得嘗試與投資的。然而,由於無尾翼飛行器缺乏用以平衡的水平尾翼,造成其靜態的不穩定,即使設法提高靜態穩定特性,但其氣動力阻尼低、穩定性仍舊不佳。操縱上更是困難,在飛行穩定性與控制系統設計上極其挑戰性。本研究目的在探討無尾翼飛行器之穩定性與控制技術,改善其先天之不穩定特性,考慮之項目有縱向靜態穩定性、動態穩定性、控制面與組件配置等因素等進行詳細之探討。首先,找出了適用於無尾翼飛行器之Reflex翼形,接著建立無尾翼飛行器之非線性縱向動態模式,然後針對一翼展8Ocm之小型飛行器進行外型設計,並觀察分析其實際飛行狀態,再以理論與經驗公式估算無尾翼飛行器之氣動力導數,探討其飛行穩定與操控性能。此外,並運用古典控制PID控制法則,設計控制器進行非線性受控系統之動態響應模擬。由模擬結果可看出,經由翼剖面改變與控制系統的輔助下,大幅提高了其性能,使得無尾翼飛行器克服了先天的不穩定特性,更提高了其發展空間 The tailless aircraft has a great value on the military use. Meanwhile, it is worthwhile to try and to invest in it for the investigation of MAV(Micro Air Vehicle), which is being developed now. However, because of lacking horizontal tail which is used for balance, the tailless aircraft is static unstable. Even with the attempt to enhance its characteristics of static stability, the stability of the tailless aircraft is still poor for the sake of it's low damping in aerodynamics. Therefore, it is a challenge to flight stability and control system designing. The purposes of this research are to study the stability and the control technique of the tailless aircraft. To improve its congenital lacking of stability, thought over the longitudinal static stability, dynamic stability and control system. First, find the "Reflex" airfoil is suitable for the tailless aircraft. Second, set up a non-linear and longitudinal dynamic model of the tailless aircraft. Third, design an 80cm span small airplane. Hence, observe and analyze its flying condition. Finally, utilize the theoretical and experiential equations to estimate the aerodynamic derivatives and investigate its stability and controllability. Besides, use the PID controller to proceeded the time-response simulation of the non-linear system. The result of simulation shows that the performance is improved through the change of the airfoil and with the auxiliary of the control system. With this improvement, the tailless aircraft overcome the congenital lacking of stability to broaden its utilization potential.

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竹筒裡的奧秘

這個研究在探討:竹筒裡是真空的嗎?還是有空氣呢?如果竹筒裡有空氣,竹筒裡是否含有二氧化碳與氧氣?如果竹筒裡有二氧化碳與氧氣,二氧化碳與氧氣的含量是多少?竹筒裡會不會產生溫室效應呢?本研究的特點:我們想以五年多來自然課所學到的知識與實驗方法,利用自然教室的基本設備,進行以上的探究,希望能揭開竹筒裡的奧秘。由於沒有精密的檢測儀器,我們就設計了竹筒裡的氣體與人體呼出的氣體、普通空氣的比較實驗。因為人體呼出的氣體與普通空氣的含量,書本中有數據可以參考,我們可以將實驗的結果進行相對含量的測定,推估竹筒裡的氣體中二氧化碳與氧氣的含量。

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“碘化鋅”產率變變變---溶劑對產率的影響

The research mainly discuss the influence on the rate of zinc iodine with different solution as catalytic agent. We use water, acid water, ethanol methanol acid ethanol, and acid methanol and so on as different solution to participate in the process of an equation: Zn+I2 → ZnI2 to work out the variation of the product's amount. Besides, we also change the proportion of Zinc and Iodine to discuss the difference between the proportion of reactant and the product's amount. The result shows that the product of this equation is ZnI2 not Zn(I3)2. Ethanol and methanol have the same effect as water to accelerate the process of the equation. We find out that this reaction get higher product's amount in acid condition. Also, put the mass Zinc with the mass iodine can get higher product's amount, Furthermore, acid in specific range (0.01M—1.00M), the denser the acid is, the higher product's amount we get. But how the water as catalytic agent work in the reaction is the direction we can research deeply in the days to come. 鋅和碘作用生成碘化鋅的反應,是用水作為催化劑,然而一小滴水卻使這個反應劇烈進 行,我們嘗試了多種和水具有相同作用的催化劑,由於反應時間極短不易測量,我們考慮由 產率部分著手,讓原本只需一小滴的水〈催化劑〉改為此反應的溶劑,計算其產率的變化。 實驗分為三部分,第一部份先是改變不同的溶劑,讓鋅和碘在不同溶劑〈水、酸化水、乙醇、酸化乙醇、甲醇、酸化甲醇〉下反應,計算出產率的變化,我們發現在酸中的產率的確較不加酸者來得高。第二部分我們改變加入鋅和碘的量,改變鋅和碘的比例,讓鋅由過量到成為此反應的限量試劑,觀察其產率的變化,我們發現碘作為限量試劑較鋅作為限量試劑的產率高。由於此反應在酸中產率較高,但酸的濃度高低是否又會影響產率呢?我們繼續第三部分的實驗,改變酸的濃度,讓此反應在不同的酸化水濃度的溶劑下反應,討論產率和酸濃度的關係,我們發現在一定範圍內〈0.01M~0.5M〉,酸的濃度越高,產率亦越高。 實驗方法是將鋅和碘置入同一試管中反應,並使其在不同溶劑中反應,接著離心,將碘化鋅水溶液與未反應完的反應物分離,將所得的碘化鋅水溶液使用結晶法得到碘化鋅晶體,秤重並計算其產率。

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Poly(ADP-ribose)polymerase-1 對細胞內DNA damage修補的調控

Poly(ADP-ribose) polymerase-1 (PARP-1)是一個細胞核內的酵素,它可以被因DNA damage\r 而形成的DNA片段活化,並將NAD(+)上的ADP-ribose轉載到結合蛋白質。這些結合蛋白質對\r 於DNA的合成、DNA的修補、以及細胞週期的調控都有關係。因此,PARP-1被認為是維持基\r 因完整性的重要角色。根據初步的研究,抑制PARP-1的活性對許多疾病的治療都可能有效,\r 其中包括癌症、心臟病、中風、糖尿病、發炎以及反轉錄病毒的感染。然而,以藥物抑制一\r 個對DNA修補這麼重要的酵素會有什麼潛在的問題呢?為了要得到解答,我們需要進一步了\r 解PARP-1在DNA damage反應的機能。在這一份報告中,我製造了一個失去活性的PARP-1突變\r 種,即E988K。經過對E988K詳細的研究,我將比較及分析PARP-1野生型與E988K之間不一樣\r 的互動蛋白質,希望能對PARP-1所控制的DNA修補有更進一步的了解。\r \r \r Poly(ADP-ribose) polymerase-1 (PARP-1) is a nuclear enzyme activated by DNA strand breaks\r during DNA damage response and catalyzes the transfer of ADP-ribose units from the substrate NAD(+)\r to acceptor proteins. These acceptor proteins involve in modulation of chromatin structure, DNA\r synthesis, DNA repair, transcription, and cell cycle control. Thus, PARP-1 is believed to play an\r important role in maintaining genome integrity through modulation of protein-protein and protein-DNA\r interactions. PARP-1 has been the target for design of inhibitors for over twenty-five years. Inhibitors of\r the activity of PARP-1 have been claimed to have applications in the treatment of many disease states,\r including cancer, cardiac infarct, stroke, diabetes, inflammation and retroviral infection. However, are\r there potential problems associated with inhibition of this DNA-repair enzyme? To answer this question,\r we need to further understand the biological function of PARP-1 during DNA damage response. In this\r report, an enzyme dead mutant (E988K) of PARP-1 was generated. Detailed studies of E988K show that\r E988K could be used in the following studies. Compare and identify the different associated proteins of\r PARP-1 wild-type and E988K will shed light into the molecular mechanism of PARP-1-mediated DNA\r repair.

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