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第61屆--民國110年

雙音筆筒樂器的研究

有天我們在雜誌上看到曾侯乙編鐘出土的消息,報導中說這個鐘除震驚了中國,更受世界矚目,這讓引起了我們對這個鐘好奇,除了讚嘆古人的智慧與技術外,要如何將繁雜的青銅編鐘鑄造技術,簡化應用在日常生活中,做成實用又能演奏的樂器,讓編鐘不再遙不可及,就成了我們要進行這個研究的主要目的。本研究中,除請老師帶領我們如何依據周禮考工記中所述編鐘的各部位比例來製作筆筒筒身,利用等比級數法來理解合調性音高的音頻,並透過對編鐘樂器的理解,期待在實驗的過程中找製作出陶製雙音筆筒編鐘樂器的模式。

哈利波特的隱形斗篷-鏡像匿蹤的隱形探討

我們從小說及電影中認識隱形斗篷,並對於隱形斗篷的存在感到驚奇。因此想探討它隱形的原理,並嘗試自製簡易的隱形裝置。我們初步以(1)文獻探討法(2)調查法(3)實驗法(控制面鏡及透鏡之不同種類、大小、位置、光束射入的角度等變因)(4)暗箱法進行研究,探討隱形原理,達到研究目的,擴展研究成果,讓更多人喜歡研究科學。

歐姆的「液」想世界~液態可變電阻物理特性之探討

半導體物理的發展已漸趨成熟,本研究討論液體擾動與電阻之關係,進一步利用液態可變電阻作為電路中的訊號表徵,期望能應用於半導體產業中。 本實驗將液態電阻內溶液以靜止與給定固定速率(v)分別測試,發現溶液的擾動與電阻值成正相關,並用不同濃度的電解溶液測量不同自由載子濃度的液態可變電阻之電阻值與導電體擾動之關係。接著對液態可變電阻的其他物理性質做測量,得知液態可變電阻為負溫度係數之導電體,且測得電極距離越長,電阻值越大。 結論得出,將傳統半導體模型變化應用在液態可變電阻上是可行的,且各項物理性質之趨勢與電阻幾何模型相符。使用液態可變電阻之擾動特性製作出穩定的01表徵訊號,近似於目前半導體物理使用的數位訊號概念。

化〝澱〞成晶~謎團,米糰-探討漿糊變硬『筷』形成的因素

急速降溫冷藏是糊化前澱粉漿的最佳環境。單一澱粉糊化前加少量『酸、油』可加速糊化。雙澱粉混合直鏈含量越多加少鹼越無效果,顯示直鏈澱粉不易被溶出。直鏈澱粉堅硬易撞碎耐不同水溫、不同溶液,支鏈澱粉質軟不易撞碎。老化澱粉對含水量少的溶液和低溫冷藏可較長時間保持硬度。澱粉混合種類以糊化溫度相當,直鏈含量約25%~30%為佳;多種澱粉混合(三澱粉以上)、易糊化、高直鏈含量澱粉效果不佳。雙澱粉混合1:1飽和液加糖-直、支鏈澱粉溶出有限,加鹽-糊化不足,加5g食用小蘇打溶出直、支鏈澱粉最多,自然乾老化環境體積完整無裂痕,有利氫鍵形成晶體結構為最堅硬的天然無毒環保筷子,使用完可當飼料或作為調整土壤酸化的肥料。

因「材」施計-觀察倍數關係,推理原始密碼

在數字2~100之間,約定取哪五個數字,每個數字有五張牌。 每次遊戲,提問者從這二十五張牌中抽五張作牌組。 答題者用乘法提問,以較少提問次數答出牌組數字者,獲勝! (一) 解題步驟 (1) 問五張牌相乘,找出具有特殊質因數的牌; (2) 找出牌組中,會造成乘積相同的組合,問其中最大數字的倍數相乘。 如果執行步驟(1),尚未完全解題,就執行步驟(2); 如果執行步驟(2),尚未完全解題,再次執行步驟(2)。 在這個規則之下,可以依序確定五張牌。 (二) 提問次數 第一題問五張牌相乘的質因數分解,出現 (1) 四種以上的質數,直接得知五張牌數字; (2) 三種質數,最多加問一題; (3) 兩種質數,最多加問兩題; (4) 一種質數,最多加問三題。 在這個提問上限之內,一定可以成功解題!

光纖通路

n個城市建立光纖網路,以最經濟的連接方式,需(n-1)段連線,探討共有幾種建立方法L(k,n) (但限定城市標號差不得大於k,k∈Ν),我們依照條件逐步排出,驗證資料[2]中的發現,當k=2時,得到規則L(2,n)=3 L(2,n-1)- L(2,n-2) ,n≥3,而前後兩項的比值正是黃金比例的平方((1+√5)/2)^2=(3+√5)/2≈2.618。接著,我們繼續探討L(3,n)各項的值,並尋找關係式,發現前後兩項的比值似乎也趨近於某個定數。另外,我們觀察到,若k=n-1,則L(n-1,n)=n^(n-2),這就是凱萊公式[7]。因此我們繼續以『橫排推移』的方式探討並發現L(n-2,n)的公式。在L(n-3,n)在經過多方面的嘗試,我們也發現它跟n有規律性的關連,進一步地研究終於提出它是n進位的式子的猜想。另外,我們也以生成樹來探討我們的問題,並引用基爾霍夫定理矩陣[6]來計算我們的推理,證明吻合。

蚊蟲「竺」客令?

本實驗探究天竺葵萃取液是否有防蚊之功效。第一個部分:使用光學顯微鏡進行天竺葵葉上、下表皮及莖的表皮之切片觀測;第二個部分:製作天竺葵研磨及減壓濃縮萃取液;第三部分:探討校園中是否有天竺葵的天敵,將飢餓三至七天的植食性動物置於只有天竺葵的箱中,觀測其是否啃食;第四部分:研究天竺葵萃取液對蚊子、果蠅及蒼蠅的致死率;第五部分:檢測萃取液塗抹於手上是否有防蚊功效;第六部分:測試天竺葵萃取液是否有趨蚊效果。實驗結果:1%天竺葵萃取液對蚊子達到LD50;趨避實驗顯示,天竺葵萃取液相對水,對白線斑蚊具顯著性忌避效果,此外塗抹於身上也可避免蚊子叮咬。若要在校園當中大面積種植天竺葵,則要小心天敵─—蝸牛與蟋蟀。

「色不易控,控不易色」--蒙克懷特錯覺看透透

簡單的有色條紋或圓點分散覆蓋在物體表面,會讓人產生與物體原色不同的錯覺,即為蒙克懷特錯覺。本研究首先利用不同顏色的襯底、被觀察圓及覆蓋條紋組合成平面實體測試圖,改變其仰角、遠近探討被觀察圓錯覺色的差異。發現測試圖仰角愈小或愈遠時,錯覺色與原色的差異愈大。接著使用photo cap繪製各式測試圖,分別改變襯底、覆蓋條紋顏色、條紋間距,觀測被觀察圓錯覺色的變化。研究顯示被觀察圓錯覺色的RGB 值會介於原圓與覆蓋條紋之間;襯底與錯覺色明度呈反向關係;覆蓋條紋間距愈小,錯覺色與原圓RGB 值相差愈遠。最後,在透明裝有稀釋果菜汁的玻璃杯外表貼上有色條紋或圓點,成功地運用錯覺原理將稀釋果菜汁調回原汁顏色,並設計出錯覺色小燈具。

達靈頓尋找特斯拉

本科研主要運用達靈頓電晶體將微訊號放大,以感應特斯拉線圈產生的高頻訊號,再將感應到的訊號輸出給科技寶輪型機器人,接著依撰寫於機器人之操控程式進行訊號強弱的判斷,進而得知特斯拉線圈所在的距離和方向,最終得以控制機器人在不同模式下有自動轉向特斯拉線圈所在的位置,或跟隨其前進的動作。

「塑」人之亂-探討萬年溪塑膠微粒及人口數的關係

基於對鄉土關懷,我們選定生命之河~萬年溪,此為唯一通過屏東市商業區、生態公園和住宅區等之特殊溪流,利用傅立葉轉換紅外線光譜儀,調查溪流中塑膠微粒種類和含量,並透過TGOS系統探究人口數與塑膠微粒之相關性發現:廣東橋流域塑膠微粒量最高,推論位於『住宅區』之民生排放汙水有關;長春橋流域濃度次之,與位於『商業區』有直接關係。環境指標生物~大型水蚤濾食中會攝入塑膠微粒,相較於控制組、塑膠微粒汙染下會明顯降低水蚤活動力、心跳數;且繁殖力驟減,有顯著性差異。本研究重大發現,水生植物確實有效吸附水中塑膠微粒,另生態工法及汙水地下化系統處理,均可降解排放至海洋塑膠微粒含量,進而讓環境減塑、環保及生態系恢復榮景。