生活與應用科學科(二)科

本研究以不易理解的南管音樂為主軸結合黃金比例，嘗試用科學方法解釋被稱為外星音樂的南管樂。不少中世紀的科學家研究過科學與音樂間的關係，也針對南管樂探討，設計多種方法驗證，推算比較各項比值是否符合黃金比例，並運用數值標準化、圖形化分析及電腦軟體輔助，設計出南管推廣APP。此研究中，我們使用多種方法檢測，發現南管音樂20首、古典音樂、流行音樂各10首中，符合黃金比例百分比分別為：50%（10首）、50%（5首）、60%（6首）。也得到經典樂曲符合黃金比例值頗高的結論。最後，我們利用實驗中較為可行方法製作南管推廣APP，除了讓南管老師在評分上有科學化的數據參考，也希望讓更多人接受特殊的南管音樂。

消波塊擁有削弱海浪力量的功能，但海浪有時會將消波塊沖離原本位置或捲入海中，造成消波功能喪失。 老師在課堂介紹「沙灘的貝殼會因為海浪將殼底朝向海浪來源方向（斜坡低處）」（命名為「轉動定向」）。我們聯想到消波塊是否也能自動轉向呢？我們自製起波裝置與模擬沙灘箱、測試3D列印模型翻模石膏方法、量化沙灘沙子流失量，研究轉動定向的變因與原理。發現圓錐是轉動定向最適合的形狀，但海浪會繼續讓圓錐晃動！而六角錐可以做到轉動定向後，固定在停止位置（命名為「轉動定位」）。 我們將研究結果自製消波塊（六角錐、六爪），經過沙灘模擬檢測，自製消波塊擁有比市售消波塊更好的消波能力，且擁有「不易移動位置、會自動調整方向」優點。

一、降溫率好壞受屋頂形狀和窗口位置有關。山形和斜頂式頂高較矮、角度大的屋頂，降溫率較好。風場分析得知對開迎風面和背風面窗口，風速較大。因屋頂角度平緩，可能有伯努力效應形成，使它降溫好。 二、圓拱型屋頂並非弧型越圓越好，頂高16cm頂開上下層的降溫效果好，增高或降低都會影響降溫率。 三、以小風車圈數測量屋頂上方風場變化，推測溫室氣流走向。圓拱型頂高16cm頂開的窗口正上方3cm的轉速最快，即該處有個低壓中心，容易帶走熱空氣。山形150度對開平均降溫率比其更好，但是下層的降溫效果不如圓拱型頂高16cm頂開。 四、(一)平均降溫率最佳的三名：山形9cm對開＞圓拱型16cm頂開＞圓拱型9cm對開。 (二)上下層降溫率最一致的是圓拱型16cm頂開。

地球持續暖化，綠色能源的發展迫在眉捷。我們拆解了廢棄吊扇，利用線圈組件製作綠能發電機。在研究的過程中，我們的發電機每一層線圈可產生約60VP-P，約20Vrms的電壓。接著我們將兩層線圈串聯起來，所產生的電壓是一層線圈的2倍，可產生約115VP-P，約40Vrms的電壓。 因此，我們將發電機設計成「直立式可擴充」的裝置，未來也許可以串聯3個線圈、4個線圈，甚至更多，可無限擴充。我們的發電機也是多功能的，不但是風力發電機，也可以是水力發電機，我們甚至發展了模擬洋流發電的構想，相信不久的未來，我們的創意一定能夠實現。如此就能夠避免核電廠災害性的威脅，也能減少火力發電所產生出的二氧化碳，降低PM2.5對生態環境所造成的危害，讓地球的壽命延長。

由於暑假期間，幾次的淹水造成學校很大的困擾，於是激發我們想要透過實驗探究影響落水頭排水效果的因素–「落水頭」其中幾項結論包括：第一、降雨量、落葉量都會影響落水頭的排水效果，而且落葉當中又以小葉子阻塞效果更明顯；第二、透過自製落水頭變因的探討，提出新式落水頭的模式(迎水面圓柱型、間隙大小0.8公分、底面半徑6.5公分)；第三、透過凸面的設計，成功改良新式落水頭落葉浮貼的缺點；第四、經由戶外模擬實驗確認新式凸面落水頭優異的排水效能。最後，希望經由以上的研究，讓學校能減低淹水之苦，甚至有機會推廣到其他有使用落水頭的場域。

我們探討開爾文靜電裝置對懸浮微粒之過濾效果，主要結果有三，一、使用靜電電位計量測發現，開爾文裝置的支架採用中空塑膠管可有效絕緣，感應環使用長、直徑小的鋁箔圓環，控制流出水柱為細、長形狀，會有較佳靜電效果。二、使用微粒濃度感測器與乒乓球的漂浮實驗顯示，孔隙大的濾網，過濾差卻較透氣，若在氣流帶動下導入靜電，則有較佳的集塵效果。三、應用簡單材料組裝的開爾文裝置，經實際測試，可利用收集雨水長時間產生正、負靜電壓高達10~14kv，在封閉空間集塵或燃燒線香、金紙、木炭的懸浮微粒過濾上，具有良好過濾效果，尤其木炭有超過88%以上的整體過濾效果。

本研究使用兩台普通攝影機，加上電腦影像處理軟體繪聲繪影和After Effects、文書軟體Excel、免費運動軌跡追蹤軟體Tracker，成功收集到空手道社團中，15名國中學生及1名教練對打時攻擊動作的相關運動數據。接著製作情境模擬影片，測量空手道社團國中生15名、非空手道社團國中生15名的反應時間進行探討。實驗中發現，可以經由平日的空手道訓練課程、模擬情境影片的加強訓練、以臉部為凝視的重點位置等方法，縮短對打時防衛的反應時間；攻擊時則要強化速度、減少上下方向晃動，才能讓對手來不及反應。本研究可提供給一般學校及運動社團做為參考，作為基本的運動動作分析及訓練輔助的方法。

衛生署為防止禽流感疫情擴散，大肆撲殺病禽，造成業者重大的損失。因此，我們希望能使用安全又有效的方式來驅趕鳥兒，減少家禽接觸野鳥的風險。 我們先調查目前驅趕鳥的方法，瞭解傳統稻草人的驅鳥效果不佳，於是進行稻草人的改良研究，讓稻草人「活動」起來。本實驗探討在不同條件下影響鳥類取食的各種因素，最後製作「搖滾超人」，並且改進它的缺點。改良後的「行動搖滾超人」鳥類取食量明顯減少了，對驅逐鳥類有很大的幫助。 我們改良「搖滾超人」驅趕在禽舍附近取食的鳥兒，減少家禽和鳥兒接觸的機會；並且運用「搖滾超人」來驅離住家陽台的鴿子和鐵窗上的鳥群，防止鳥糞污染，影響我們的健康，驅鳥效果都能大大提升。

本研究針對國小學童自製環保硬幣分類機的可行性，並依據自然課所學相關單元對其分類原理進行探索與研究， 探究過程發現： 一、利用學校回收材料做出不同類型及世代的硬幣分類機的門檻與困難度不高。 二、根據自然課所學之流水作用、電磁與槓桿原理，再依據不同硬幣的特性(面積、外徑與邊緣厚度大小或合金材質)來進行製作分類機的關鍵主體。 三、不同分類機根據其原理經過不斷實驗與調整後皆能達到一定的分類準確率。 依據以上各點我們證明了國小學童具有自製環保硬幣分類機的可行性，並印證了自然課 所學相關原理能探索與研究不同分類原理。並將研究成果納入學校自造教育各階段課程讓學 弟妹繼續探索學習與挑戰！

觀賞球類比賽時曾思考球的飛行路線為何會突然發生偏轉，產生意想不到的運動軌跡？查詢資料發現「馬格努斯效應」是流體力學中，因「白努力定律」所產生的現象；在壓力差的存在下，會使旋轉的運動球體（圓柱體）產生位置的偏移。我們先利用保麗龍的飄動，驗證了白努力定律中因速度差產生的壓力變化，接著利用2種不同的實驗，證明旋轉的圓柱體運動軌跡會因壓力差而產生路徑的改變；最後我們以「紙杯」來設計實驗，利用橡皮筋來纏繞紙杯並提供飛行時的動力，就像空中旋轉的陀螺。我們利用不同的操作變因，探討運動軌跡的變化，希望找出在空中能飛行更久、更遠的簡易飛行器，如果日後能克服重量的問題，也許不久的將來就能成為空中Ubyke。