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第53屆--民國102年

防颱最前線-颱風在台東的劇烈降雨分析與應用

為減低颱風災害,及避免莫拉克颱風造成兩名員警在太麻里殉職悲劇再發生,本文嘗試以氣候統計,並統整颱風預報的數值法、類比法等,來建立台東縣颱風防災應變決策作業程序。分析近十年颱風資料後,我們發現,除颱風本身外,地形效應、西南氣流、或引進的南方雲系也會帶來較大降雨。尤其是路徑3的颱風(穿越台灣中部地區) 常為大武地區帶來較大降雨,如:莫拉克颱風高達1216.0毫米。將氣候統計分析所得,應用在防災應變決策作業上,我們認為,可依數值預報路徑,就本研究所知可能出現劇烈降雨區域進行警戒守視(氣候法及類比法應用),再利用衛星及雷達即時資訊修訂警戒區域,以爭取應變前置作業時間,避免在風雨中進行疏散安置,降低救災困難及風險。

彈跳蟲的運動分析

彈跳蟲看似簡單的跳躍方式其實隱含了非常複雜的機制,本研究利用彈簧來模擬其跳躍運動,並藉由調整彈簧端點間距與離地時間差來進行分析,換言之,本研究希望以客觀的科學角度,探討存在於彈跳蟲跳躍運動的奧秘。由研究結果得知,在釋放一端後經四分之一周期後再釋放另一端可跳最遠。

趕上潮流

因著對潮汐的好奇,我們透過到海邊的實際觀察,請老師幫我們申請外埔、淡水、東港及花蓮等潮位站的海象資料來進行數據分析,最後根據研究時的推論設計實驗,加以驗證。研究結果發現: 一、剛開始退潮時的前三小時,海水水位下降速度會越來越快。二、海水水位會在地球背月處鼓起的可能原因為地球自轉產生的離心力、月對地與對海水的引力不同、及地月繞共同質心旋轉時產生的離心力。三、一天中的海水水位,以月過中天的時刻較高。四、農曆初一、十五附近,滿潮水位比較高。五、在外埔地區,農曆日期(x)與滿潮時刻(y)的關係可用方程式 y=0.8404x-2.4759表示。六、不同的海岸地形會使得水位產生高低不同的變化。

加油站的陰謀

前些日子,因為金融風波造成國際原油價格上漲,使得人民生活開支增加了!在這樣的環境中,如果大家仍不注意生活中的小細節,就容易被既得利益者獲得了更多的利潤,而加油站就是其中之一!我們利用加油的兩種計價方式去探討加油站的計價方式是不是合理?如何才能不被加油站凹走錢,反而能從它們身上賺到錢?並希望能找出一個簡單的方式幫助大家快速的做決定!

激「冠」重重-液滴皇冠之探討與研究

我們認為不同的變因會決定水皇冠的形式,因此我們根據滴落高度、液滴大小、液面狀態等變因,針對水皇冠的直徑變化、濺起高度和懸浮液滴進行實驗。我們發現當水滴滴落時,水珠的重力位能會轉為動能,而接觸液面時,進而轉變成表面能,大部分的能量都轉移到水面下形成氣泡膜,剩餘的能量則將水面推高,以形成水皇冠。滴落高度在80cm前,水皇冠以正成長的趨勢隨滴落高度的增加而變大水珠皇冠開始由外包式水皇冠轉而成為內包式水皇冠90cm~120cm時,外直徑會有不穩定的現象。到了120cm之後,位能持續增加,水皇冠向外擴張力超越了表面張力,所以外直徑又會慢慢的增加。

尋找正榕小小蜂

在此次的研究中發現到榕果果腔中生長有長花柱雌花、短花柱雌花(癭花)及雄花。而且在 果腔中總共發現了六種雌、雄榕小蜂,其中的 Eupristina verticillata 雌、雄蜂與榕果是互 利共生,其餘五種榕小蜂與榕果是寄生關係,而且Eupristina verticillata 雌、雄蜂在果腔中的數量最多,是生存優勢族群。觀察到榕小蜂會在雌花的子房中產卵,形成蟲癭,因為各種榕小蜂的身長皆「顯著大於」蟲癭子房的長度及寬度,所以榕小蜂必須捲曲著身體, 才能藏身在蟲癭中。並且觀察到雄蜂間為了能與雌蜂交配,會有爭鬥的行為,更是發現了 雌蜂必須靠雄蜂咬破蟲癭,才能離開蟲癭。

漫步在雲端乾冰塑TAIWAN

本實驗運用乾冰低溫特性,進行昇華、擴散及讓液體結冰的直接觀察研究。研究中發現乾冰置放在金屬材質上冷卻效應較佳;在木質桌面降溫的程度較低。乾冰邊角上因為二氧化碳冷氣流產生渦旋現象而讓水滴最慢結冰;又因為結冰順序的影響,造成冰滴尖端呈現向外放射狀現象。將蒸餾水、糖水、硫酸銅溶液及鹽水分別滴入四面乾冰牆中間,可以觀察到液滴快速結成斗笠狀、扁桃狀、鍋蓋狀及結晶花等不同變化。最後利用烙印原理,將不同的色素溶液滴入台灣形狀凹槽的乾冰上,有長出中央山脈的台灣、也有美麗的結晶花夜空,更進一步利用乾冰碎塊做出大海環繞的福爾摩沙。「漫步在雲端,乾冰塑台灣」科技與人文創意的連結,浪漫而炫麗地呈現在我們眼前。

芙生六記~水芙蓉的平衡機制

實驗之初觀察水芙蓉的形態特徵和生長環境,發現:水芙蓉偏好在春夏生長,秋冬有落葉情況,且水芙蓉具有高度的環境適應性,會隨環境水深調整根部長度,以穩定植株平衡。若將水芙蓉沒入水中,並將根埋於土壤,會有斷根浮出水面的現象。水芙蓉的密度在葉片為0.38 g/cm3,根部為0.92 g/cm3,這樣的因素使葉片可以產生較大浮力;而根部可以穩定平衡植株。從本研究結果得到:浮水時間與葉片重量與長度有高度正相關,翻正時間則與根部重量和長度均有相關。進一步研究較大的樣本發現,當無根狀態時,浮水時間反而比有根狀態慢,且無法順利翻正,這說明了水芙蓉的平衡機制葉片和根部的影響缺一不可。

別再晃了吧─吊扇擺動校正研究

本研究藉由光學理論的應用,希望建立以最低成本的方式,達到快速校正吊扇偏擺狀況。我們利用雷射光直線前進的特性,將吊扇偏擺的振幅顯示放大,並反射顯示於我們設計的同心圓盤上,再利用數位相機拍攝同心圓盤上光點的位置,這樣可以確認吊扇偏心的位置及大小,透過圓盤上光點軌跡的角度大小,可以計算出吊扇的轉速,經過數學的推算後,就可以知道需要搭配的配重重量及位置。

手機遙控插座裝置

本研究係針對藍牙遠端控制程式進行探討與應用。利用手機藍牙遠端控制延長線之插座電源獨立開/關或一次全開/關。本研究主要功能如下:一、利用手機藍牙遠端控制插座開/關,免除插拔插頭及切換延長線上開關之麻煩。同時避免因頻繁插拔插頭造成插座損壞及插拔過程中潛在的危險。二、系統設置一總開關,可一次控制所有插座開/關。同時各插座分路亦可分別獨立控制開/關。方便使用者操作。三、研究顯示,一般家電在不使用情況下,若未拔下插座亦會造成電能流失。本作品藉由更便利操作行為,養成使用者隨手關閉插座電源習慣,節省能源。四、硬體建置完成後,若欲增加插座功能,如定時開/關功能等,僅需修改手機APP程式即可,大大增加本作品功能性與便利性。