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高中組

永續的鑽石海岸─有孔潛堤消波能力之研究

潛堤能消散部分波能,控制海灘侵蝕達到保護海岸,但現有潛堤皆是實心的結構物,研究者從海蝕洞的特殊景觀聯想嘗試應用孔洞在潛堤結構,讓不透水式潛堤成為有孔透水式,故使得研究者想了解透水式潛堤其消波能力、堤後渦流強度與分布到底和不透水式潛堤有何差異?因而引發本研究之動機。由於實際潛堤之結構相當龐大,因此本研究嘗試設計透水潛堤之模型,再進行模擬,實驗中針對(1)透水性潛堤(編號:A 結構物,進6 出4)、(2)透水性潛堤(編號:B 結構物,進8 出4)、(3)不透水性潛堤(編號:C 結構物)等三種潛堤加以試驗,根據所得的資料分析潛堤之特性,其中包含消波能力(反射率)、堤後渦流分布與本體穩定性。由實驗研究結果發現(1)潛堤對不同波長的入射波會有不同的消波效果,在這其中會對某一特定波長產生最佳的消波能力(最大反射率)且將潛堤改成透水式潛堤則其反射率會降低,再者入水口孔徑愈大,反射率會愈低、(2)研究中所設計的透水式潛堤在水平出水口處會產生射流,有削減堤頂上方透射波所形成之渦流的功能,但射流如過大反而會形成更大之渦流強度、(3)渦流的產生會引起侵蝕,而堤頂壁的侵蝕會造成上方結構被破壞,其中以C 結構物最嚴重;而堤腳的侵蝕會造成潛堤傾倒,偏離原位置,失去原始功能,其中也以C結構物最嚴重、(4)透水式潛堤,其水平入、出口之孔徑比例如不超過3/2,則會在本體之穩定性表現較佳、堤後產生之渦流強度較低與渦流影響範圍會較小。海岸防禦之施工方法選用何種結構物來保護海岸,應慎重考慮其立即性及長期性之影響,避免保護施工方法選擇不當,長期後反而更難保護;此外在設計上除要求結構物本身安全並發揮最大保護效果外,應使其對鄰近海岸之影響降至最低,就潛堤而言,因其承受巨大的能量,所以壽命也十分有限,故在消波效果、潛堤壽命長短與生態保育等方面取一平衡,是相當重要的。

阿乾正傳──乾電池的分析、自製及改良

本研究主要是藉由分析乾電池的成分比例,自行製作可使用的乾電池之外,進而在深入探討乾電池中各成分對電壓及電流的影響。實驗發現去除澱粉,加入適當比例之C粉及二氧化錳能有效降低自製電池之內電阻,並提高電壓及電流的大小及穩定度。此外改變市售電池碳棒和鋅筒的接觸面積,並在碳棒上鍍上銅、溴、銀等不同金屬,觀察其對電壓及電流的影響,發現增加碳棒的接觸面積,無法使乾電池電壓及電流增大,但若增加鋅銅的接觸面積,則可使乾電池電壓及電流增大,提高電池的使用效率;鍍適量的銅、溴或銀在碳棒電及表面,可使乾電池電壓或電流更加穩定,提高電池的使用效率。

再次揭開水玉黴的神秘面紗

在經歷過「糞便上的奇葩」及「水玉黴的熱線追?」後,我們對資料極稀少的水玉黴引起進一步探討的熱忱,故於前次實驗中了解水玉黴的生活習性後,繼續研究引發這些習性的機制,利用立體解剖顯微鏡觀察、生化及錄影技術,追?出水玉徽抱予囊噴發機制及分子級的生長因素,以及完整詳盡的生活史,期能將水玉黴的零星知識貫串成系統,應用在教學資訊及日常生活用品方面。

弦...話家常

此研究為探討圓錐曲線與弦的關係,主要分為兩大主題,一為探討在平面上一點與圓錐曲線所成之任一弦,其中點軌跡及按任一固定比例下所成之軌跡圖形與方程式;另一主題為研究圓錐曲線所有平行弦之中點軌跡及按任一固定比例下所成之軌跡圖形與方程式。經過研究有些軌跡方程式非常複雜,我們透過 GSP 與 Cabri Geometry II Plus等兩套幾何繪圖軟體協助觀察。最後得知主題一以弦中點繪出的圖形具有不變性,而按固定比例下所成的圖形看似蚶線(點在圓內), 經過研究發現是不一樣的曲線(類蚶線), 其他這類圖形似乎和擺線有一定的關係;主題二以弦中點所得的圖形為圓錐曲線之軸,而按固定比例下構成的圖形一樣具有不變性。

Wiener 數,再現江湖(二)

這件作品是經歷兩年的努力所得,第一年我們著重在多種柱形、多面體及化學中的鏈狀圖形之 Wiener 數計算,第二年我們將原有的圖形再做增廣,並發展 Johnson 多面體和蜘蛛網圖形,總共有八大類,約 80 多個圖形的 Wiener 數計算。而計算方法:則多以「步數法」及「遞迴法」來計算,中間並常以數學歸納法證明。

電解與磁場的秘密

現在許多工廠,如電鍊、食品、化學工業……等,電解皆為其中不可或缺的重要步驟之一,如能提高電解效率,將能有效提高產量,並節約所浪費的電能,達到環保與經濟的雙贏局面。\r 在討論加快電解速率的研究中,影響電解的因素有許多,但是其中卻較少見到磁場對電解影響的研究,因此我們希望能綜合前人的研究,達成最小能源卻有最大效率的目標。\r

蟑螂心世界-利用心電圖與影像分析法探討蟑螂心臟因應體位變化進行的調節作用

本研究以心電圖(Electrocardiogram,ECG)與心臟影像分析(Imageanalysis)法,探討美洲蟑螂體位改變前、後對其心臟生理活動的影響。當頭朝上立起時,血淋巴受重力影響而不易搏出,此時心跳率增加,進而增加心輸出量;減少心臟收縮時間,同時心搏量不變,增加血淋巴單次搏出流度。頭朝下立起時,淋巴受重力影響而更易流向頭部,此時心搏量減少,進而減少心輸出量;增加心臟收縮時間,同時心搏量下降,減少血淋巴單次搏出流度,以維持血淋巴循環的恆定。我們亦發現相對於心電圖記錄,影像分析法可收集較多數據,亦不傷害蟲體。比較文獻可知姿勢改變後,人體(閉鎖式循環系統)主要透過動脈收縮以調節血壓,蟑螂(開放式循環系統)主要改變心博活動以維持血淋巴循環的恆定。

乾坤大挪移

在“教學思考”一書中 ,有一個建中科展得獎作品 《 國際科展加拿大正選 》「走走跳跳 」,它的問題是從以下的“跳棋遊戲”開始的:\r 現在有五粒黑棋子及五粒白棋子一共十粒棋子,將它們放入一塊有十一個洞的木板上,五黑子置於其中 一個的五個洞中,五白子放在另一側的五個洞裡。我們想要將黑子及自子的位置互換但只能將棋子移到相鄰的洞或跳過一個棋子到另一個洞中。我能交換成功嗎?

滴水不漏,奈米寶特瓶—奈米複合材料的應用

本實驗旨在探討:加入改質蒙脫土的PET 其阻氣阻水性是否提升。我們先取市售不同厚度的PET 寶特瓶,測試其阻氣阻水性的關係;結果發現:盛裝氣泡式飲料的PET 寶特瓶普遍膜厚較厚,因而阻水性較佳。又因為我們取的市售寶特瓶的原料皆為PET,其瓶身性質大約相同,所以可以比較不同膜厚間之阻氣阻水性。我們接著在PET 中添加改質蒙脫土,試試看PET 的阻氣阻水性是否較原來的PET 優良。結果發現:PET 在加入改質蒙脫土後,會破壞蒙脫土的層間結構,並使蒙脫土均勻分散於PET 中、發揮阻隔的效果,使PET 的阻水性增加逾十倍。

雲林地區落塵與懸浮微粒之探討研究

空氣是生物不可或缺的生命要素,而空氣品質更與我們的健康及生態環境息息相關:如果空氣受到污染,不只我們的生命受到威脅,區域的生態平衡也會被破壞。 雲林縣近年營建工程興盛,尤其配合六年國建及離島工業區之開發,使得各地皆有大大小小的建築物在施工建造,再加上雲林縣屬於平原開闊性地形,海風長趨直入的結果,施工時所產生之粉塵隨即被帶人。 為了深入瞭解雲林地區空氣品質,我們選擇測試簡單且容易的落塵與懸浮微粒為研究觀測項目,對雲林地區空氣品質的防制,監測做些許工作。