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第47屆--民國96年

不可不『堤防』

突堤為突出海岸之海岸保護工程,具有攔截沿岸漂砂、控制海灘地形、改變海岸線方向、阻擋沿岸流或改變潮流方向的功能。本實驗係使用一大水槽,模擬突堤效應的發生,觀察它對堤前、堤後的影響,並藉由外海堆沙圖形,來觀察分析出水流繞射過堤岸後之情況。並控制變因,改變突堤長度或波的入射角,發現當堤長愈長或入射角愈大時,在堤後的侵蝕會增加,且侵蝕距離越遠。另外還推廣至形狀上的差異。L 字型,凹處堆積現象最多,且堤後侵蝕最少;T 字型,堤前、堤後的凹處皆可堆積,且可應付不同的入射波。為了佐證實驗上得到的結果,確定得到的結果與真實情況是否相同或相似。藉由探究於實地探察來驗證,以得更多深入的探討。然而,海岸工程如果單以堤防做防堵泥沙或波浪的思考,往往過於簡化,在堤防附近的海岸常引起意想不到的嚴重淤沙或侵蝕。因此海岸工程設施影響海岸波浪的沉積與侵蝕作用對海岸地形的改變可謂牽一髮而動全身,的確是不可不提防啊!

圓錐曲線與作圖

尺規作圖定義可作出直線、圓及其互相的交點,而無法完整作出一個圓錐曲線,但在已知決定圓錐曲線的要素時,仍可利用尺規作出圓錐曲線上的點和切線。在圓錐曲線中,給焦點和給五點的初始條件其實是等價的,在參考資料 3 中已找到了給橢圓上五點求出兩焦點以及給拋物線上四點作出焦點頂點的尺規作圖方法;但是其中的證明程度稍高且過於繁雜,我們發現一種簡單的證明方法,並將類似方法延伸至雙曲線。後半部分討論作出圓錐曲線和直線、圓、圓錐曲線的交點的可行性,將尺規作圖應用在圓錐曲線上的情形作一個概括性論述。

填來填去都是田

這是一個好玩又特別的拼湊卡遊戲,我們發現和拼湊卡有關的科展研究曾拿過 3個全國第一名(第 31 屆初小、第 32 屆高小、第 41 屆初小),但我們詴著從另外的角度出發,在紙卡上畫出兩面均是 4 欄*4 列的格子,利用不同的切割方式,產生不同格式的拼湊卡,接著訂出每一型的遊戲規則,再經由不同的摺法所產生之田字型數字組合的數值,其數值必須是連續性,我們藉由嘗詴研究與歸納整理,詴圖摺出理想中田字和連續之最大數值。

日出日落晝與夜

日出日落是地球自轉現象造成的,春夏秋冬是地軸傾斜造成的,若能清楚了解其原因,則進入神秘的天文領域已踏入重要的一步。

鐵達尼下沉,傑克!還會活嗎?

實驗中主要探討水面下有一圓板向下運動時,對受力球(在圓板上方)產生的速度變化的影響;以及受力球在脫離圓板的影響時,距離圓板的大小關係為何?裝置中水面下有一受力球,受力球下有一圓板。當圓板向下移動時,在圓板上方會形成低壓區。受力球下方的低壓區(因為圓板向下運動所形成)造成受力球上方的壓力大於受力球下方的壓力,使得受力球向下運動。圓板移動速度的快慢,會影響圓板上方壓力的大小。在受力球上下壓力差的不同下,向下運動的速度也不同。此外,圓板上方的壓力變化會改變對受力球的影響範圍。反觀在各組圓板在以不同速度下沉時,當受力球無持續向下加速時,受力球與圓板的距離也會不同。

散光彈--探討溶液性質對擴散行為的影響

擴散作用的發生,是因分子的運動,使其均勻擴散開來。當物質在兩相鄰區域不能均勻地分散開時,就會產生濃度差,而當此濃度差不存在時,表示已達擴散平衡。本文除了探討上述之性質外,更深入去研究溶質與溶劑的性質是否會對擴散行為產生一致的影響。此外為了能夠精確的量測溶液的擴散行為,特別設計了由:(A)綜合光學組、(B)光度計、(C)輸液器三者組裝而成的一套量測系統,以此來量測溶液的擴散行為。本實驗採用了墨汁、過錳酸鉀、酚紅及亞甲藍等四種溶液,並分別滴到清水、食鹽水及糖水等溶液中,而得到以下的結論:欲滴溶液與被滴溶液的溶液性質相似(同為分子化合物或同為離子化合物)時,擴散速率較快;此外在實驗中更發現到墨汁在高溫的食鹽水中會產生鹽析的現象,因而無法觀察到擴散行為。

三層蛋糕何處來~砂泥岩互層的秘密

我們這次的研究更往南延伸到新化丘陵的龍崎一帶,有一處看起來很像三層蛋糕的地層很吸引我們。在研究中,我們的發現:三層蛋糕地層位在地層界線帶(六雙層及二重溪層),因環境變化快速造成這個精彩地層,也發現許多種類的生物化石,如生物實體化石、活動痕跡、地質變化的證據等。本地的化石以血蚶、檸檬貝、有孔蟲、生痕為最多,其他還有火腿櫻蛤、粒輪螺、厚殼蛤、單體珊瑚、、、等。這裡出現許多血蚶化石,研究發現與現生種的血蚶養殖生存條件完全吻合。地層層面的生痕被完整保存下來,主要原因是因鐵質的支撐,圓柱直徑以 1.0~1.9公分為最多。三層蛋糕地層上層砂岩大粒徑的比率都超過下層砂岩,顯示形成環境稍有不同。三層蛋糕地層複雜,他的背後還有許多原因,很值得大家再深入研究。

轉吧!毛髮溼度計

利用溼度計的轉動,找出影響毛髮長度改變的因素與各種分子有著什麼密不可分的關係,並試著推廣至其他研究實驗中。

鬼謎藏

我們這次的作品是探討一個撲克牌遊戲-抽鬼牌,其規則如下:一副撲克牌五十二張,外加兩張鬼牌,共五十四張,隨機發牌給二人各二十七張,發完牌後手中的牌同樣點數的兩張必須要丟出,之後兩人輪流抽對方的牌,且抽完牌後一旦手中有同點數的牌就必須丟出;玩到最後,一方手中沒有牌的人為贏家、另一方手中剩下兩張鬼牌的人為輸家。我們的目標是求出拿到各種不同牌型時,贏的機率是多少,最重要的是:找到這個撲克牌遊戲之贏的機率的函數。在求的過程中,我們一開始先畫牌組的樹狀圖並計算贏的機率,觀察機率的值,試圖找出其規律;後來由樹狀圖發現了牌組和牌組之間的遞迴關係,於是我們開始想辦法解遞迴數列,其難度甚高,讓我們苦惱了好一陣子,很高興能堅持到最後,完成這份作品。

蛋殼木乃伊~乾燥劑

蛋殼是生活中常見的廢棄物,但將它處理後的主成分卻是和市售乾燥劑十分類似的CaCl2,因此希望利用蛋殼製出日常可用的乾燥劑。實驗先將廢棄蛋殼加以處理,再將完成之乾燥劑和五種常見乾燥劑成分進行比較,測量各自可達到的相對濕度、乾燥速率及飽和吸溼量。實驗發現蛋殼乾燥劑在各方面皆有不亞於其它乾燥劑成分的表現,且反應後不會生成會傷害環境及人體的強酸、強鹼等有害物質,更可用加熱方法還原,具有極佳實用性。未來希望可向蛋殼成分、吸溼量作進一步研究,使它成為更方便日常使用的乾燥劑。