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第48屆--民國97年

四平八穩-建築物的流體力學效應

此實驗是將模型置於風洞中,藉由風洞模擬真實流場,及利用皮托管壓力計測量壓力值,並用風洞的煙線產生器觀察流線的變化。實驗中調整風洞風速為1.0m/s、3.2m/s、5.3m/s、 7.4m/s,以風速算出雷諾數值,以找出應有的流場分布,與測得的壓力分布圖加以比較;並利用白蠟油產生煙線將風洞內的真實流場具體化。 實驗中所有情況的雷諾數皆介於103~2×105,依照資料,此時空氣會有剝離現象(分離點),且分離點會向風的來向移動,從實驗數據中皆可看到,在數據中的最低壓便是分離點。所有模型因橫切面皆為對稱形(正方形),所以壓力分布會對稱。 拍攝煙線結果發現,金字塔、正立方體及長方體在背風面皆有渦流產生(當高度越大時渦流越大),但是僅有正立方體與長方體的正面下方有渦流。因為長方體的背風面渦流較大,依此結果可暫時推測長方體的背風面最不穩定。

色味俱全的豆芽菜

豆芽菜容易生長也是日常生活極為普通但口味清爽的一道菜餚,但每次食用時總覺得\r 缺少些什麼?顏色總是白色的,味道總是得靠一些辛香料來提味才能開胃,對於本來就\r 不喜歡吃蔬菜的小朋友,更是沒有一點吸引力。因此本研究嘗試使用天然蔬果的色素,\r 做為培養豆芽菜的養份源,測試豆芽菜生長的可行性,而天然蔬果的色素及味道是否能\r 夠為豆芽菜所吸收,使豆芽菜長得更好看,吃起來更有味道。

滄海桑田一瞬間

自從我們戶外教學結束以後,對那藏在土裡有著神秘氣息的化石深深著迷,一回到學校便展開一連串深入化石的調查,為了更深層的了解化石,我們便決定到化石保存較多的苗栗白沙屯挖採,一路由海邊爬到山上,並且五十公尺設置一點,紀錄他的高度、方位、角度,順便帶了挖掘器具將化石挖掘出來,並從化石圖鑑找出它們的名稱。接著在藉著水道模擬,推算出當時的流速,可以判斷當時的水流緩慢,沉積顆粒較小,加上沒有大海浪的侵蝕,所以化石保存完整。最後藉由FLASH動畫製作,將整個海岸的變遷,完整的呈現出來。

單位分數分解Ⅱ

對於「厄多斯與斯特勞斯猜想」,一直以來皆尚未有人破解。但研究價值未減,我們受其\r 吸引先後做出兩份作品。\r 第一份針對四十五屆中小學國展第三名作品做改進。發現其內容太複雜,不夠精簡,且\r 過於執著全國第三名作品的部份思維,導致代數衍生過多、計算困難,不夠系統化!\r 所以今年我們改進前份作品:最初思考以完全代數化來精簡內容,並引用方便閱讀紀錄\r 的數學符號運算。沒想到卻也意外找到「 厄多斯與斯特勞斯猜想」更 有系統地處理方式!\r 也因架構更系統化,讓我們方便以電腦程式來測試。\r 雖然最後,我們仍然未解決「厄多斯與斯特勞斯猜想」,不過卻在目前找到的資料中,得\r 到最有系統的解題架構,並將此猜想轉化成另一個存在性問題。

清潔驅蟲我在行-功效提升和自動控制裝置

我們利用天然或回收廚餘測試清潔功效,具極佳效果的可提供日常生活參考使用。與橘\r 子工坊配方比較發現,不論在清潔地板或油性筆跡,檸檬皮比橘子皮有更佳的效果,皮層組\r 織不同成分亦有不同的清潔功效。又利用日常生活常見清潔容器及工具結合改造,可製作便\r 利的清潔器材;依照清潔劑用量,可選擇不同釋出裝置,分為噴灑式、擠壓式、滲流式,並\r 結合海棉、刷子、菜瓜布,具有方便操作,易於收納後再使用。調配有機驅蟲劑,發現以蔥、\r 薑、蒜、辣椒和4 種混合的醋酸稀釋液,具有明顯功效。我們還設計出環保又便利的簡易手\r 動控制灑水器,更進一步設計定時定量自動噴灑器。本研究結果可作為日常生活中,在環保\r 的原則下,有效提升清潔和驅蟲功效。

反尤拉過程

使用尤拉函數尋找某一個自然數n互質個數k,Ψ(n)=k是大家都以精熟悉的方法。而,我們有一個想法,某一個互質個數是k的情況下,則對應於自然數n的情況是如何?如何從Ψ(n)=k反推Ψ-1(k)=n?Ψ-1(k)=n有沒有解?對於Ψ-1(k)=n有哪些性質?Ψ-1(k)=n解的範圍如何?在本研究將逐一研究及討論。

求過任意點作多邊形面積平分線

運用中線性質、平行線交換面積、等角面積比定理和作相似形、作三點共圓等,求出「過三角形邊上、內部、外部任意點」的三角形面積平分線。再探討出過三角形內部點的位置和面積平分線的數目關係。並擴大解出「過四邊形至N邊形邊上、內部、外部任意點」的N邊形面積平分線。

鎂表面鈦化合物薄膜研究

鎂合金的用途廣泛,但表面容易被腐蝕。因此,近年來有研究利用鎂表面氧化還原生成薄膜隔絕腐蝕環境的腐蝕,本研究即是利用鈦離子進行表面處理。實驗一,因為鈦離子在較高pH值下容易氧化,因此本研究即使用錯合劑去增大鈦離子穩定的pH值區間,結果酒石酸薄膜為黃色,其餘皆為白色而又以草酸及檸檬酸兩種化成之薄膜最特殊。實驗二,本實驗針對鎂片放入角度(包括鎂片面、邊與水面夾角)做了改變,希望能找出控制其紋路之變因。結果顯示檸檬酸對鎂是侵蝕的溶液。而影響的因素推測是氫氣泡會造成局部對流進而使局部腐蝕加速,形成紋路。實驗三,本實驗改變pH值、溫度,找出草酸薄膜的最佳生成條件,結果顯示pH=3,攝氏15度的薄膜抗腐蝕度最佳、而同酸鹼度的25度有鈍化現象產生。

車床上的第三隻手-磁力定位座

於車床工作中,如何能更快且精確的完成所要求品質之工件呢?本次研究是希望藉由不同的定位方式與工件夾持的長度來探討工件中心軸線偏轉程度的關係。研究過程中先探討問題之所在,再尋求可解決的方法,進而實驗與測試,並記錄其結果。測試中以一般夾持、靠置尾座心軸端面與磁力定位座等三種方法與夾持工件的不同長度分析比較其中之關係。經測試後得知,夾持長度是影響中心偏轉度最大的關鍵,若再配合磁力定位座吸附工件,更能增加車削後之精確度。磁力定位座上的同心圓可快速將工件定位於中心上,可減少定位之時間,並可使薄工件(厚度約6㎜)亦能定位於夾頭上車削,真是不錯的附件,尤如車床工作中的第三隻手,可助我們定位時的一臂之力。

瘋繩綁--我的鞋帶不鬆綁

鞋帶的綁法很多種,我們平常並不在意,但是掉鞋帶這件小事卻常常影響到我們,\r 除了浪費時間,還會造成運動阻礙,甚至危害安全。所以,我們決定調查及統計各種不\r 同的學生運動鞋鞋帶綁法,試著找出既方便又不容易掉的優良綁法,再試看看能不能通\r 過我們設計的嚴苛測驗,讓我的鞋帶再也不鬆綁了。