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高中組

大自然的飛行家—蝴蝶飛行之初步探討

本研究主要針對蝴蝶之飛行進行探討,研究中主要探討蝴蝶翅膀形狀、身體重量、翅膀面積、展弦比、拍翅頻率、環境溫度及溼度對飛行速率之影響,並利用自製之風洞裝置,觀察蝴蝶之拍翅動作,分析通過蝴蝶模型之氣流方向及相關力量。 研究結果顯示:紋白蝶展翅約4.5~5 cm,平均展弦比(AR)為1.71 ± 0.12,身體重量約為 0.06 ± 0.02 g,翅膀面積約0.0012 ± 0.0003 m2,當紋白蝶身體重量愈重,則翅膀面積亦愈大。另外,紋白蝶展弦比愈小、身體重量愈重或翅膀面積愈大,則飛行速度亦愈快。23℃時,紋白蝶飛行速率為1.01±0.24 m/s,當環境溫度愈高(5、16、23℃),則飛行速度亦愈快。風洞實驗發現:蝴蝶拍翅時,前、後翅連接在一起,而形成一作用單位。翅膀上下運動時,翅能在縱軸上扭轉,在高舉及下拍時產生傾斜之現象,類似推進器扇葉之機制。蝴蝶拍翅時,可在翅上方及前方產生低壓帶,在後方產生高壓帶,以利蝴蝶向前方飛行。另外,翅緣彎曲角度愈大,蝴蝶模型之上升高度亦愈高,當彎曲角度60°時,蝴蝶模型之上升高度最高(2.2±0.1cm)。

「矩」棋不定

從黑白棋遊戲中訂定新的規則,延伸創造出新的遊戲;從兩人對奕推廣到 n 人遊戲,並找出此類兩人博奕遊戲的『必勝法則』,並且發現與特定『Ramsey 數』模型的關係。

醋鹽Cu(NH3)4SO4H2O製作方法之探討

在化學實驗第三冊實驗八之二,我們按照實驗手冊上的方法來製備錯鹽晶體,並觀察其晶型,而我們做出來的錯鹽卻幾乎看不出有任何結晶,只能稱之為一堆「糊狀物」經過探討是因乙醇加入速率太快,故不能得到漂亮的片狀晶體,所以用半透膜來改進這項缺點,並且對於為何加入乙醇感到奇怪,經過老師詳細探討後,知道是乙醇的介電常數( dielectric constant )比水小的緣故,我們也曾試用無水 CuSO4(s)做實驗( CuSO4(s)+ 4NH3(g)+H2O→Cu(NH3)4SO4•H2O)但因 CuSO4是固態, NH3是氣態,故很難反應,於是改用CuSO4 · 5H2O及氨水來做實驗( CuSO4•5H2O + 4NH3(aq)→ Cu(NH3)4SO4.H2O+ 4H2O )結果反應可以進行。

培地茅雨水質淨化

長期以來高雄地區水質一直不佳,探究其原因與高屏溪沿岸高氮磷濃度廢水有關。在尋求解決之道的過程中,我們發現了一種在吸收氮磷方面有良好成效的植物--培地茅。實驗結果顯示:培地茅具有在水、旱地生長的能力,即使處於惡劣的環境(200ppm 硝酸鉀溶液試驗)之下也具有良好的生長能力。其中在根部生長方面,尤為明顯(砂耕的根系更以平均一天 2.35 公分的速率在生長)。由於此項特性,使得培地茅在測定氮含量吸收成效的實驗上,有相當不錯的成果(吸收效率:88.7%)。於是我們更進一步地將得到的數據,作推廣與應用:在污染程度不同的地區,採用合適的種植方式,為水質淨化作嚴格的把關。

正多邊形極坐標方程式之研究及其應用

像直線、圓、圓錐曲線這些幾何圖形,在教科書上,我們可學得它們的極坐標方程式。另一類曲線,像正三角形、正四邊形...正 n 邊形,也是我們所熟悉的幾何圖形,似乎也應該有它所對應的極坐標方程式,是否它們被遺忘了呢?我們願意試著為它尋找!

分子電容的電解液研究

一、本實驗主要目的在於研究電解液對於分子電容器導電度的影響。二、電子傳導的介質選擇,關係著電解液的導電度高低,選擇時以離子遷移率高低作優先考慮。三、溶質包括有機酸有機鹼,明白兩者間的相互吸引力對於電容器蓄電量的影響。四、選擇能夠產生介質的化學物質時,以能夠產生最大靜電量者為佳,此牽涉到官能基之多寡。五、在本研究使用兩種不同的溶劑、三種不同的有機酸和兩種不同的有機鹼,分別研究十組不同情況下的電解液,對於分子電容的影響,在實驗中尋找導電度最高者的配方。六、經本研究發現,分子電容的電解液在有機酸與有機鹼之當量點時,產生最大導電度。

這裡真安靜-隔音材料的探討

前言 科技的進步帶給我們便利的生活,然其所造成的噪音污染已經是相當嚴重的問題,且威脅著我們的生活環境品質。重視環保的今天,隔音牆已經成為公共設施─尤其是交通方面─不可或缺的裝置。所以我們對本主題進行研討。

奈米磁鐵對草履蟲的影響

如果把磁鐵奈米化,是否仍保有原來的特性?將此”奈米磁鐵”放到微生物體內,又會產生什麼變化?我們設計了以下二大實驗:實驗一:觀察草履蟲在一般的情形下與吞食奈米磁鐵後的生長情形,比較在電磁波(輻射線)、超音波、磁場(強力磁鐵)、電流下各自的差異性。由實驗結果發現,無論草履蟲是否吞食奈米磁鐵,皆不影響其在實驗裝置下的基本生物特性,但因吞食下奈米磁鐵後的草履蟲帶有磁性,會加劇實驗效果。實驗二:利用磁生電的原理,設計出一外繞有鐵線圈的玻璃管裝置,使帶有奈米磁鐵的草履蟲經此裝置的瞬間產生電力,宛如一小型發電機,但因實驗裝置與實際的電流範圍不符,所以沒能做出一完整結果。如能成功,將能達到節省能源之意義。

暗送秋波---音效卡示波器

在本篇研究中,我們利用現今電腦必備的音效卡,將其變身為簡易的示波器,利用音效卡上的麥克風插孔來接收輸入的訊號,並以即時的方式呈現訊號的波形。在使用者介面上,仿照傳統示波器的面板,分成顯示區、水平控制區、垂直控制區與頻譜資料區等四個區塊,使得操作更為順手與便利,另外,為了使得功能更為完備,也提供了頻譜分析及頻率偵測的功能。從峰對峰值的比對、取樣頻率的精確度與波形相似度的比對等各項測試中得知,我們的音效卡示波器能夠忠實精確地接收並顯示輸入訊號的波形,而且在頻率偵測上的平均誤差僅有1.6%。

花蓮地區海陸風之探討

倚著海的校園在春夏之際常可感受到一陣陣自海上襲來的風,隨著季節的變化,到了冬天溫和的海風轉成強勁的冷風。同學們都說冬天吹東北季風,但我不禁懷疑冬天還有海風嗎?若有,冬夏季的海風之間有差異嗎?還有花蓮地區的陸風特性又是如何呢?海陸風是否受花蓮特殊地形的影響?海陸風對天氣又有何作用?……這些未知的問題,引發了我們對花蓮地區海陸風的一片好奇,因而展開以下研究。