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高中組

光之尺:解開金屬膨脹的秘密

使用馬赫‧曾特爾干涉儀,它可以利用光波微小波長(可見光400 ~ 700奈米,1奈米 = 1nm = 10-9 m)的特性,來進行微小的長度變化的測量。在干涉圖形中每一個環或圈數的變化都是一個光波長λ,透過觀察圈束的變化ΔN,算出真正金屬所膨脹的厚度。最後,利用熱學中的長度增加量ΔL=L0×α×Δt,得到我們要的:金屬的熱膨脹係數α。

From Chaos to Regularity : A study In Jet Flow 從混沌到規律--噴流的研究

由於對流體力學及水流至水滴形成的過程感覺好奇,於是在暑假自行研究。

城堡保衛

我們試著尋找所需最小的城堡個數以看守整個a × b× c (a,b,c ? N) 的長方體。在a = b = c 及a = b 的結果,而在a = b > c 與a > b > c 情形下我們得到了上界,其中a = b > c 我們更發明了區塊分割法來快速求解,此外我們運用clique polynomial的x多項式來描述a ×b× c 城堡數刪去的過程中完全圖分佈的變化,直到最後求出clique polynomial只有常數項的解。

鹽水奇異振動現象之探討

將一紙杯底部穿一小孔,裝了鹽水,置於一預裝清水之透明杯中,如圖一所示當然最後這兩種液體將混合在一起,但如果你將其中之一染色,在它們混合前你會看到一奇怪的現象。就是鹽水下去一股後卻停了下來。接著清水亦冒上來一股,如此下去形成振盪現象,且這種現象可以持續幾小時,為什麼會如此?這振動週期又與何因素有關。這都是我們要研究的。

利用因次分析法研究圓形水躍的變因

流量Q 的液柱由高度H 處流下,撞到水平板時,輻射狀的向外散開,在半徑R 處突然跳躍成一水牆,稱為圓形水躍。 我們假設影響圓形水躍的變因有(1)流量(2)高度(3)重力加速度g(4)黏滯係數ν, R= kQαHβgγνδ,先用因次分析法找出α, β, γ, 和δ的關係,再用控制變因法實驗,由logR 對logQ 圖, logR 對 logH 圖,及 logR 對logν圖得到α, β, 和δ。實驗的結果和近年來期刊上所發表用繁雜數學得到的公式甚為接近。 水和酒精的溫度改變時黏滯係數變化很大,甘油水溶液的濃度變化使黏滯係數的變化更大,用以探討黏滯係數對圓形水躍半徑的影響,效果很好。

越挫越勇!延年益壽!

近年來,抗氧化物質很熱門,尤其以白藜蘆醇最受矚目,引起我們的興趣。我們的實驗探討花生芽菜不同部位以及不同壓重及 UV 的處理,對白藜蘆醇、總酚類含量及抗氧化力的影響,更進一步餵食果蠅,探討對壽命的影響。結果顯示:花生芽菜的總酚類含量、抗氧化力,皆為胚根>子葉>胚軸。在壓重處理,對芽菜生長是促進性的影響,對總酚類、白藜蘆醇含量是抑制性的影響,對抗氧化力的影響則不一定。而在 UV 處理,對芽菜生長是抑制性的影響,對總酚類含量、抗氧化力則為促進性的影響,但對白藜蘆醇含量卻無顯著影響。由此可知不同壓重及 UV 處理對花生芽菜的生長、內含物含量及抗氧化力有不同的影響,以芽菜收成前 1 天照射 12 小時 UV 的處理效果最佳。

快樂洗澎澎

這個主題是探討蓮蓬頭水柱衝力與蓮蓬頭的孔數、面積以及孔洞排列方式之關係。 我們推測當蓮蓬頭孔數愈少(孔洞面積愈小),則流速愈大,產生的衝力愈大;反之,當孔數愈多,產生的衝力愈小。我們希望水柱產生的衝力夠大,也希望水柱打在物體上的總面積愈大,但很明顯,這兩個量值是互相抗衡的。 我們以實驗的方法了解孔洞面積、排列方式如何對水柱衝力造成影響。更進一步分析在不同變因下水柱衝力與水柱面積之乘積,因為這是人體感受淋浴的重要因素。 實驗中,我們自製蓮蓬頭,量測水柱對電子磅秤產生的衝力,再將衝力與孔洞的總面積相乘。固定圈數,改變孔數(亦代表水柱的面積改變),然後畫出衝力與孔洞面積關係圖;固定孔數,改變圈數(亦代表孔洞的排列方式不同),畫出衝力與圈數關係圖﹔單圈下,固定孔數,改變單圈半徑,畫出衝力與圈數關係圖。

f/2

架好單擺的設施後,我們調整信號產生器的頻率和電壓,觀察二分頻的現象,並使用位移紀錄器觀測其單擺振幅的上升過程,為此研究立下基礎。此現象的發生與推導完成後,我們開始進行進一步的分析,調整信號產生器的電壓,改變其振源振幅,觀察下方單擺振幅之變化,加以記錄和繪圖。接著,我們細微地規律更改下方單擺擺長,觀察振源與單擺頻差對飽和振幅的影響,加以作圖分析以觀察此現象的頻寬與趨勢。

台北區著名瀑布成因及其分類研究

台潤地區環境特殊,面積雖小,地形卻多姿多釆,各種自然景觀亦美不勝收。時至今日,由於工商急速的發展,人口遽增,都市空間高度集約利用的結果,城居的人們已經失去了許多接近大自然,體會鄉野情趣的機會;但是由於科技的進步,生活水準的提高,人們為了找尋最佳的生活環境,開始為保存人白然而奮鬥,因此自然景觀的維護遂受社會大眾的重視與關懷。瀑布為河流地形之一,理論上,具有灌溉、發電、給水、觀光等多方面的功能,本研究的目的,係藉簡單可行的科學方法,抽樣選出台北縣、市共八處濕布,分別探討其成因,並加以概要分類,期藉此研究的結果,引起人們在玩賞、遊憩之際,能對濕布有更進一步的認識,並激發同學對地球科學的興趣,進而培養其科學研究的精神。

電腦立體圖像的原理

目前計算機科學極為發達,並且微電腦的普及使得接觸這方面的人不再侷限於少數。在電腦的運用中,圖形的處理最為人們注目,炳且在CAD的技術上亦佔有重要的地位。如何在螢幕上顯現立體的圖像在電腦繪圖中是一個富趣味與挑戰的題目。故在此提出和大家切磋。