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高級中等學校組

音調的迷思-長笛管中駐波模式之探討

本以為:音調的高低取決於基音的頻率,泛音數目與強度決定音色(音品)。吹長笛時發現,有些音ㄧ樣的指法,但用力吹時會是高八度。本實驗結果更正「演奏樂器聽到的頻率是基音頻率」的講法。管樂用力吹時,泛音強度會大於基音,而聽到以泛音頻率為主之音調。長笛一端封閉且從側邊孔吹氣,那駐波的形式又是如何呢?是開管模式還是閉管模式?藉著不同規格的壓克力管,測量兩端開口、短邊封閉或長邊封閉的各種情況下之吹奏頻率,歸納出令人訝異的結果:長笛一端封閉但駐波卻是兩端開管模式。我們對於這種結果也做了推論解答,這種駐波模式也能解釋為何高八度是兩倍頻率的發生,為何不符合一端封閉的管之第一泛音頻率是基音頻率的三倍。

離子電遷移率的測量研究

電解質水溶液滴上染料,外加互相垂直的電場和磁場後,離子受到勞侖茲力而移動,因黏滯力作用而形成漩渦偶極子;由漩渦偶極子的位置隨時間變化,可算出離子的電遷移率和。兩種離子的電遷移率不同,對染料的衝量不同,而使漩渦偶極子偏移,由偏移量隨時間變化,可求得兩種離子的受力的差。 由電流隨外加電壓的變化可以算出兩種離子的電遷移率和;由霍爾電壓隨外加電壓的變化可以算出兩種離子的電遷移率差,進而算出兩種離子的電遷移率。 霍爾效應法因待測量少,測量得到的電遷移率誤差小;漩渦偶極子法待測量多,測得的結果準確度較小;漩渦偶極子法易控制恆溫,適合探討離子的電遷移率 隨溫度的變化。

材料的1/1&1/3 OCT迴響時間測量與吸音研究

本實驗利用自製的實驗裝置及自行推導的公式,推算出材料的吸音率。 材料的吸音率,一般是送至專業的迴響實驗室測量(如:成大迴響實驗室),且單一樣品測試費用昂貴(每件樣品4~6萬元)。 我們 設計的實驗將迴響空間縮小,會遭遇到直傳音場影響大過反射音場的問題,因此利用合成音場公式將兩者分離,再利用均能音量及方向因子Q,以及吸音率、室型常數R之間的關係,建立迴響時間的函數。 複合材料運用範圍廣,但若要得知吸音率,又需花費一筆可觀費用。本實驗模組能快速、方便、經濟地得到各樣品(包含複合材料)的吸音率。同時由音頻分析可得知噪音的頻段,即可選擇最適合的材料進行裝修,達到最佳的吸音效果和最高的經濟效益。

逐鹿中原

此次研究我們主要針對史坦因豪斯於1963 年出版書中所提到的馬戲團問題進行研究,書中敘述如下: 小孩在草地邊玩耍時,小丑沿著高速公路從森林中向草地前進,小孩希望跑到高速公路來盡可能接近小丑,所有小孩皆以等速前進且小丑速度比他們快。問題如下:(a)畫線來分隔可以碰到小丑者與不能碰到小丑者的區域(b)給予恰可以碰到小丑者跑動路徑來碰到小丑(c) 給予不能碰到小丑者跑動路徑來盡可能接近小丑。

自然深共晶溶液製備、特性及其奈米科技應用

本研究首先探討自然深共晶溶液配置最佳化流程,測定密度並利用變異系數分析得知其穩定性,以及測量黏度隨溫度變化確定為剪切稀化流體。接下來,以其中一種自然深共晶溶液(lactic acid-glucose-H2O, LGH)當做還原劑製備金奈米粒子(LGH-AuNPs)。測試其抗鹽性,顯示LGH-AuNPs在高鹽度下不改變光學特性,未來可應用在高鹽度的實驗狀態下。在萃取應用方面,以LGH-AuNPs萃取溶在有機溶劑中之亞甲基藍,未來若提高LGH-AuNPs濃度,將有助於提高萃取效果。最後,利用LGH當做溶劑,以溶劑熱法所製備釩酸鉍光觸媒具備光降解效果(可見光照射180分鐘降解效率達到85%)。此外,在光觸媒製備清洗過程中,發現離心後上層液具有穩定的螢光特質,目前推測可能原因是溶劑熱法使LGH產生具有螢光性質之碳量子點。

「阻」擋地震「尼」我都可以!

本篇主要想探討的是阻尼器與建築物的關係。首先我們製作不同彈性係數、重量的阻尼器,並模擬真實建築物並且依照比例縮小,再透過tracker程式分析最大加速度,比較各種阻尼器的抗震程度。經過多次的討論我們除了測試單一阻尼器的避震能力,我們也決定嘗試兩個阻尼器並且透過數據觀察其抗震效果是否會更好。

手機遊戲:希望之翼

本作品藉程式設計與遊戲試圖找出適合應用在此遊戲中的AI行為,演算法,並比較我們設計的各個AI行為及演算法的優缺點。

水中的生質能----海藻的油脂探討

全球化石能源日益短缺,能源的價格終究會高漲到令人無法負擔的地步。倡導各項節能措施,積極開發各種替代能源,便成為現今世界各國最重要議題之一。在各種替代能源中,生質能源的開發與利用近年來受到高度的重視。 利用藻類做為生質能源有很大的潛力,主要的原因是藻類高產量的特性,光合作用效率高於陸生植物。有些藻類甚至含有高量的脂質,而脂質正是轉化成為生質柴油的重要關鍵原料。但不同藻種的脂質含量有明顯的差異,例如紅藻門、藍藻門的藻屬,脂質含量就較其他的藻門高。生長環境的不同,同藻屬間的脂質含量也會有很大的不同。 我們利用生活產生的廢氣來當成培養藻類的碳來源,如此更可以淨化空氣且又能解決能源危機,大量的生產生質能源。

雙眼牆颱風的內眼滾動

本研究初步分析颱風雷達回波圖發現,利奇馬、蘇力、柯羅莎、杜鵑4個雙眼牆的颱風,其內眼牆相對於外眼牆內側有滾動的現象,故以探討影響雙眼牆颱風內眼牆滾動週期的因素為研究目標,並以數值模式簡化問題。先在中空甜甜圈狀的初始場模擬單一眼牆的旋轉行為,發現眼牆渦度值、眼區半徑為影響旋轉週期的主因。而眼區與眼牆渦度比、眼區半徑、眼區與眼牆錯距則影響轉速與結構上的穩定性。我們在轉速及結構穩定的中空圓盤狀初始場中植入小型圓形渦度高區,以模擬雙眼牆颱風眼區旋轉情形,發現植入前後旋轉週期與結構皆有差異,並以杜鵑颱風的風速與結構進行數值模擬。

大珠小珠落玉盤~大型場館安全避難研究

本研究採用串珠模塊法,並將不同類型的人群濃縮為基本單元(模塊),並根據人流、門流,透過估算人潮流量通過節點所需時間,撰寫估算程式。旨在推估大型展場之疏散時間。 結果是:若以21600人、三層看台、四區一梯、長短邊有五及三門的巨蛋展場,並採垂直分流設計,將可執行安全疏散。 在本研究的巨蛋球場格式下,只要各分區人潮不重疊,人在看臺上移動速度會是影響安全疏散的關鍵。本研究推論:能安全疏散的大型展場設計標準是垂直動向獨立、每400人一個梯、大門出口前的緩衝面積必需足夠。 若要擴大展場的總容納人數,只需要微調距離參數以及模塊的參數,即可繼續推估不同規模的展場疏散情況。