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第48屆--民國97年

與複擺共舞

本實驗主要目的是為了瞭解影響複擺運動的因素。實驗中分別以擺長、質量和擺角為操作變因,利用馬錶及電腦測量複擺的週期。在小擺角10度以內,複擺具有等時性,擺長的平方根與週期成正比,質量對週期沒有影響。較大的擺角對應較大的週期。電腦配合滑鼠測量複擺的運動軌跡,顯示擺動大小受阻力隨時間遞減,末端處的運動可近似地視為簡諧運動。此外我們對複擺進行強迫震盪的實驗,當強迫震盪與複擺的自然振盪兩者的週期相同時,擺動大小不會隨時間遞減反而有略微增大的現象、當兩者的週期不同時,複擺的運動軌跡變得很不規則。實驗結果說明當發生共振時,複擺本身能從外界獲得能量、而非共振時,其運動會受到干擾,無法有效地從外界獲得能量。

無線寬頻WiMAX對果蠅本能行為的影響

果蠅成蟲經WiMAX 3.5GHz 電磁波照射後,對其神經系統控制的行為:趨上性、趨光性\r 或是嗅覺反應,均有抑制效果。我們推論:WiMAX 電磁波可能會抑制神經訊息傳導的速度。\r 實驗組子代果蠅雌性比例偏高, 16 小時組雌雄比例為最高,雌雄比例達2.1 倍。可以得知\r WiMAX 確實會影響由內分泌所控制的生理本能。實驗組SOD 活性都比對照組低,也可看出\r 氧化壓力的傷害有累積效果,顯示WiMAX 確實會降低體內抗氧化酵素-SOD-的活性,對\r 正在發育中的卵產生氧化壓力。\r 發育中胚胎受到的氧化傷害,經蛹期變態後,對成蠅的本能行為不會有影響。但對個體\r 的生命週期有延遲的現象。16小時實驗組需時最久(11.83天),可以得知氧化壓力具有傷害\r 累積的效果,但不是線性倍增的關係。

自製臺灣植物染敏太陽能電池及性質研究

由於染敏太陽能電池製作成本與較早發展的單晶矽太陽電池比較起來低廉許多,且發展潛力頗大,但由於一般學生難以取得其中的關鍵材料(導電玻璃、人工光敏染料)使得此有意義的綠色實驗於中小學的普及度並不高。本實驗的目的便是利用日常生活可隨手取得的資源來自製染敏太陽能電池,一方面透過研究太陽輻射的能量分佈來選取某些高發電效率的顏色染料,另一方面探討染料酸鹼度對其電子傳輸及共價鍵結強度的影響程度,不但希望能提高電池效率,更希冀能普及成中小學實驗而大量製造,在大量及價格低廉的優勢下,再結合美學製作成窗簾等產品,不僅人人皆能為我們日漸暖化的地球盡一份心力,更能美化我們的生活。

多面體之外接球

研究各多面體在哪些條件下才會有外接球。我們探討出以下三種類型:一、不需要檢驗法的,某些多面體是全部皆有外接球,如:四面體、圓錐、類圓錐(請參考:肆、研究過程中的定義)、圓柱。二、有些是有兩種檢驗法,檢驗它是否有外接球,二種檢驗法,只須取其中一個檢驗即可,因為一個成立,另一個也就成立,只須選擇較易檢驗的即可,此種的有:a-類三角柱(請參考:肆、研究過程中的定義)、a-六面體。三、還有一類是我們目前只找出一種檢驗法的,如:b-類三角柱(請參考:肆、研究過程中的定義)、類圓柱、b-六面體、四角錐。以上的檢驗法,在數學上是屬於充分且必要的,若不滿足任一檢驗法,此多面體即沒有外接球。

電不電有關係--『奇、檬』子的問題

本研究旨在找出影響果汁電池電壓、電流大小之因素,進而改良、設計出一電壓穩定、\r 電流大之簡易果汁電池。綜合本次的研究結果可發現:\r 1. 電壓:選擇氧化還原電位差異大的金屬當正、負極,即可得到電壓大的電池\r 2. 電流:選擇檸檬當電解質並加入食鹽,且電極距離要近、深度要深、接觸面積要大,把握\r 這幾項原則,就可以製作出功率、電量都不錯的電池。\r 3. 自製加鹽奇異果汁的電量為31.5 mA〃h,而加鹽檸檬果汁的電量為70.8 mA〃H(只測試\r 一片鎂-銅電極所做的電池)\r 4. 將電極,像鉛電池的單槽電極般放置,電流顯著增加。利用此種方式,自製一個1.5V、\r 220mA 的加鹽果汁電池。

木炭竹炭誰好"色"

本研究以竹炭、木炭作為吸附劑,吸附水中的有色物質(染料、顏料),發現竹炭的吸附效果比木炭來得優異、脫色效果來得明顯。並藉由等溫吸附理論來探討,進而了解吸附行為機制,並且探討粒徑與溫度對於吸附的影響。

為什麼要「摺」飛機

研究機翼呈平板狀態的飛機,發現重心位置的選取,會造成空氣阻力對飛機重心力矩量值改變。若固定飛行速度、發射仰角、飛機質量與形狀,則力矩的大小將左右飛行的狀態。經過實驗試飛可知,改變飛機重心位置會造成飛行軌跡呈現穩定與不穩定兩種情況,探究其原因發現與力矩有關。藉由風洞實驗實際量測空氣阻力對於飛機重心所造成的力矩大小,發現空氣阻力對重心所施力矩最小的時候,具有兩大特性:1.此時恰好為飛行軌跡穩定與不穩定的臨界點2.此時的飛行距離最大。這兩件結果可以利用空氣阻力對於重心之力矩大小與方向加以解釋。最後探討機翼形狀改變對飛行的影響,發現在相同質量、發射仰角、發射速度下,矩形機翼飛行距離較三角形機翼遠,此一現象可以比較兩者在不同仰角下的力矩值去解釋。

氫氫效速

本實驗以簡單之設備探討出最佳電解產氫速率條件,經實驗發現:不鏽鋼做為電極之效果比碳棒好、電極形狀以能與水溶液接觸面積愈大愈好,我們以不鏽鋼線捲成花捲狀作為電極效果最好、氫氧化鈉水溶液濃度在小於0.7M時,濃度愈大電解速率愈快,超過0.7M時不再增快,因此0.7M氫氧化鈉水溶液最佳、另外我們也發現電壓愈大電解速率也愈快、而溫度的影響則是?度愈高速率愈快,溫度每升高10℃電解速率增加效率約10%、最後我們在電極旁外加磁場,發現會造成電解速率變慢。

條條矩矩法-探討級數的奧妙

本研究探討「小高斯速算」的推廣。主要往三個方面發展:(1)自然數一到七次方的和。(2)三角形數列的變形。(3)自然數兩兩連乘積數列、三連乘積數列等的總和。研究過程當中,主要利用三種方法求解:(1)條條矩矩法:用不同的矩形、不同的排列方法表示各數列,再運用直行或橫列觀察,便可將原式變形。這是我們研究出的方法,以下稱為「條條矩矩法」。(2)三角形法:先將數列排成一個三角形,再將其往不同的方向旋轉,得三個三角形,再將這三個三角形中每個相對應位置上的數字加起來。這些數值會相等。把這些數加起來後除以3,即得原式的總和。(3)數型關係法:運用數的拆解將式子變成較易運算的形式。藉由這三種想法,將高次的級數變成較低次的級數,得到本研究的答案。其中「條條矩矩法」可作為一般計算級數,或是找規律的工具。

利用二氧化鈦降解膠原蛋白的探討

本實驗使用奈米級二氧化鈦能經紫外線催化,分解空氣中的水分子產生自由基,攻擊膠原蛋白鍵結的部份,使膠原蛋白的分子量成功的從300000減少至少到20000以下。其次,利用紫外線波長或酸鹼值的變因之下,控制降解出來的分子量大小。利用此法可在4個小時內得到很好的降解效果,不僅可以節省反應所需的時間,所需的成本也比當今所使用的酵素降解法來得低。其次,檢測降解完後膠原蛋白的活性,發現只要不照光超過2小時,膠原蛋白所剩的活性還不錯。如此一來,就可以利用此法快速的製造出有用的膠原蛋白了。