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第45屆--民國94年

在霧中迷失的光線

本實驗中,我們研究了各種顏色光在空氣中的衰減度,以及光因為角度的照射的照度、光穿越水的衰減度,光在煙霧中的衰減度等等,主要在於研究光穿透物質後的照度衰減,應用在生活中的車燈,是否因為由黃燈改成白燈或紫燈後,光穿越霧後的照度會因此比較大呢?

影子下的秘密-探討光影與投影面的關係

這次的研究主要是在瞭解利用改良太陽觀測器和製作改良式日晷的過程中,分析出太陽所產生的光影和投影面之間的關係。對此其研究過程可分為三個階段:第一階段是從改良課程中所使用的太陽觀測器,因而開始收集有關日晷的型式並分析原理、比較後選定赤道式日晷儀做為實驗用之標準日晷。第二階段是以標準日晷的操作條件下,畫出一年之中太陽在天空運動的軌跡,以這軌跡做為其他型式日晷的投影依據。並在定性的條件下,找出不同地區的太陽軌跡,對不同的曲面所形成的投影樣式,以這個結果來做為改良日晷的重要依據。第三階段便是將數據所得到的規律性,試圖發展出所有地區皆適用的全區式日晷,製成模型並測試。最後再從前面三個階段所得到的原理、原則與模型成果,希望能從瞭解太陽軌跡與投影面的關係中,發展出更為多樣化的觀測工具。

漂亮寶貝『盒』去『盒』從

我們從一個鬆垮掉的麵包盒中發現它是由四片卡榫而組成的。再和市面上的其他的紙盒拿來做比較,看看哪一種結構比較好?哪一種的載重量更好?首先,我們剔除掉有貼膠帶、加釘子的紙盒,只選擇沒有膠帶、釘子的紙盒。我們將紙張卡榫結構先縮小比例,再利用木板來做出10cm×10cm 的空心木框,再將紙張固定在木板上放上砝碼,觀察能承受多少重量。因為結果不好所以又改用燈泡的通路來發現紙張是否因為載重而下降到1 公分,來得到正確的重量。又將底部卡榫轉換到側面來重新實驗,看看是不是會變好一點?又探討在紙張中心點位置的卡榫是不是最好的?最後我們自己研究發明出新的而且載重很好的卡榫結構。實驗之後我們得到了下面幾件事情:(1)卡榫結構一定要卡在中心點的位置。(2)卡榫的變化是由互相壓緊再到互相支撐,最後變成「點」的支撐。(3)經調查後發現「紙盒用過就丟掉」實在是太浪費了,所以我們也提出一個小小的建議,希望人人都能接受。(4)卡榫頭部如果能再”加長、加勾”後會增強紙盒的載重量。(5)發現紙張使用的百分率越高,載重效果會越好。(6)B 型紙盒側面增加為雙 S 卡榫時載重是最好的。(7)紙盒加一層防油紙,就能更增加使用的壽命實驗了一年總算完成了,真的很辛苦很累,但是更感謝許多協助過我們的老師、同學,讓我們學到了很多東西、尤其是課本沒教的知識更加寶貴,希望我們的辛苦是值得的。

瓦斯熱水爐一氧化碳觸媒轉化器之研究

瓦斯熱水爐使用大火時廢氣的CO 濃度非常高是導致一氧化碳中毒事件的關鍵原因,要解決這個問題觸媒轉化是一種可行的方式。影響觸媒性能的因素中以活性中心的種類最為重要,我們發現對轉化一氧化碳為二氧化碳的反應而言鈷有最好的催化效果,其次分別為:鎳、銅、鐵。最好的載體是三氧化二鋁,鈷的含量使用10%,段燒溫度使用300℃可兼顧性能與成本。 \r 本研究中所研發的Co/Al2O3 觸媒具備有實用的潛力,可以在空間速度高達1000min -1 的情況下將濃度14,632ppm 的CO 百分之百轉化為CO2,而僅需233℃的反應溫度。因此,應該可以應用在瓦斯熱水爐上以降低一氧化碳中毒的風險。

放了24 天的鬆餅還能吃嗎

我們從日常生活中引發可延長鬆餅保存期限的研究動機,透過資料收集和文獻紀錄,我們挑出數種具有抗菌(殺菌)效果且經濟實惠易購得的添加物進行實驗,透過顯微鏡觀察及日常詳實的紀錄。實驗結果顯示:當添加一種添加物時,鹽和醋效果最好、肉桂次之;當添加二種添加物時,洋蔥+醋、洋蔥+鹽、肉桂+醋、肉桂+鹽、青辣椒+醋、青辣椒+鹽、蒜仁+醋、蒜仁+鹽都可存放超過24 天。建議麵包業者開發新口味之餘,也能善用天然抗菌(殺菌)的添加物去取代化學性防腐劑。

小石子立大功---火車鐵軌的枕木愈搖愈穩固

每天都會路過鐵路平交道,發現鐵軌下的枕木有好多的碎石子,我們很好奇,在老師協助下我們利用搖晃機、各種不同的豆子、大小不同的石子等進行實驗,結果發現搖晃後的豆豆和小石子變得更加緊密,彼此的稜角互相交錯卡住,這時我們才恍然大悟,原來小石子立大功,讓鐵軌更穩定,也使火車行駛更加安全。

化『錐』為『球』

正多面體有五種,而阿基米德多面體有 21 種之多,其中有些阿基米德多面體可以由正多面體切除「角」而產生;亦即把正多面體的每稜邊取中點後連線,然後去除各頂點的角。 以正四面體開始,截角可以得到正八面體,再截角可得 3,3,4,4 多面體。如果繼續截角,當步驟趨近於無限大時,會得到何種立體圖形?是球嗎? 本研究先觀察此系列多面體的特性,以計算體積法、導出頂點之坐標來求得其極限值,但因體積變化無規律、頂點坐標有多餘解而無法直接求得結果。進而將此系列多面體投影於xy平面上,發現其具有4×2 k 邊形的投影形狀,並且上下左右對稱。故將此投影形狀坐標化後,可求出各點之坐標,代入二次曲線一般式中,得拋物線,即極限之形狀並不是球。

雙軸阻尼振盪及其在電學光學和力學上的應用

本研究的目的是要發展出一套簡單可靠的方法和廉價自製的器材,在實驗台上即能有效觀測和分析雙軸阻尼諧振。我們小組研究阻尼諧振配合李沙育雙軸振動理論發現其無論在力學上、光學上、電學上、工程上皆有許多應用價值。

暗藏玄機-跳舞草的秘密武器

本研究目的在探討引起跳舞草擺動的刺激物及原理,並進一步探究跳舞草擺動的生態意義。由實驗結果,我們發現跳舞草的側葉在接受非直接的”音波”或”磁場”的刺激,以及探針或昆蟲的直接刺激,皆會引起側葉擺動,甚至引起鄰近的側葉也一起受到影響而開始擺動。我們推測接受擺動的構造可能位於主葉基部細毛,我們稱它為「感應毛」;感應毛的數目以及長度可能會影響側葉擺動的強度。研究中,我們設計逆境實驗,由結果我們推論,跳舞草在演化過程中,可能演化出一些構造或功能,保護其新生組織。如初生幼葉,常呈現下垂對折閉合,可能是盡量減少受損的可能;兩側葉擺動亦可能是跳舞草演化出的重要保護功能。

設計簡易實驗─探討電磁鐵的磁力與其變因的關係

經過了一兩個月的研究討論與重覆的實驗,歷經無數次嘗試錯誤,我們終於從懵懂無知,進而瞭解,原來複雜的科學現象,可經由不斷地實驗與科學方法將其一一剖析,變成簡單而合理的解釋。最後的結果,讓我們深深地體會:我們好像科學家,找到一把簡單開啟通往神秘自然界的鑰匙,我們相信這顆種子已深植在我們心中。將來一定會茁壯,在人生的道路上,我們一定會用這種方法去找到通往成功的簡單之鑰--------一定有方法只是你找不找得到。