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高中組

蚯蚓對光的反應

平常蚯蚓都生活在土壤內,除在雨天外,很少爬出地面,這是否表示蚯蚓是偏愛黑暗成某種色光呢?但是蚯蚓沒有眼睛,它對光是真的有所反應嗎?因而引發我們做蚯蚓對光反應的實驗。

突破熱學實驗的障礙

在熱學實驗中,如求比熱、熔化熱等,普遍存在一個大問題─熱會消失。傳統方法是以隔熱材料來防止熱的散失。這種方法一方面無法完全隔熱,一方面普通學校無力購買這些昂貴的器材。因此我們自創實驗方式,在隔熱設備極差下,求出精確的實驗值。

太陽能光控節能窗簾

環保意識高漲,溫室效應日益惡化,可以調節室內溫度和光線的窗簾扮演著相當重要的角色。不管是每日迎接曙光被太陽曬醒或者白天不在家時一開門就受到一股熱氣迎面而來造成悶熱的情況,同時也是為了時常待在家裡的老人設計,他們白天總是很喜歡坐在家中吹涼風,有了此項設計後即使不從椅子上站起來也能夠讓窗簾打開享受春風的薰陶。於是我利用光敏電阻當做判斷繼電器開啟和關閉窗簾的裝置,當太陽照射時,馬達開始轉動,藉著減速裝置,最後成功的閤上窗簾;當天暗時,另一個光敏電阻使繼電器閉合,順利達到窗廉自動開啟之目的。進而減少耗電量與用電造成的CO2排放。

三體運動模型與拉格朗日點上的小行星

在練習作電腦動畫的過程中,做出以電腦模擬自由落體及雙星運動,但以上都屬可簡單分析出結果的運動,因此想到以電腦模型預知無法簡單分析的問題。在牛頓雜誌第 1 69 期,有一篇文章曾提到拉格朗日點:假設宇宙中有三個星體,星體 A (太陽)質量甚大於星體 B (本星),而 B 質量遠大於星體 C 。當 C 位於五個稱為拉格朗日點的位置上時(如圖),會與 B 的角速度一致,環繞 A 公轉。圖中L1L2L3三點處於極不安定的平衡位置,而位在L4L5的小行星群即使因撞擊而略為離開拉格朗日點,由於 A , B 引力的微妙作用,仍會回到穩定的點上。我們就是對這情形感到興趣。 \r

利用福爾摩沙衛星三號觀測北半球平流層急劇增溫現象

近年來,造成中低緯區溫度下降的北極震盪逐漸受到科學家的重視。一般我們說的「北極震盪」,指的是北半球高緯區的氣壓變動關係:極地渦漩減弱,造成原本聚集在極圈的冷空氣向中低緯區擴散,而使中、低緯度氣溫驟降;但就溫度層面而言,學術上認為這和平流層急劇增溫有關。 本研究分析福衛三號自西元2006年始的北半球大氣溫度資料發現:震盪現象最明顯出現在冬末春初;高度方面,低空較不易觀察震盪現象,而30公里以上的高空受影響的程度略為類似;緯度方面,北緯40度以南的地區受SSW影響而降溫,其幅度較小,而北緯40度以北升溫,且幅度隨緯度增加而漸大。 另外將西元2006~2010四年資料比較後,發現西元2009年為近四年來最高峰,且SSW有類似北極震盪部份週期的變化,故福衛三號氣溫數據資料在未來極有可能成為新興的氣候變化觀測依據。

轉吧!測出繞射的精確

本研究成功解析以綠光雷射經過單狹縫產生的繞射光強度分布,有別於一般高中使用之單狹縫繞射實驗教具組,僅能測出光屏上亮暗紋的間距,且可分析之明暗帶數目甚少,進一步思考,這些量測結果皆不為球面波光分佈情形,所以勢必產生誤差。本自製機構加入巧思,建立旋轉平面分析繞射光強度,得到球面波的解,並透過對數放大器電路進行數據處理,可提升觀察解析度至第40亮帶。同時使用的材料皆成本低廉。應用上,可量測未知狹縫之寬度。另有鑑於市售之儀器價格昂貴,若此機構可以透過推廣量產,將提升高中課程對於單狹縫繞射進階的認識。

南崁溪河口沉積物垂直粒度分析

桃園南崁溪河口位於竹圍漁港旁,河口附近兩支流匯流,河道變寬。每逢大雨沖刷河岸堆積沉積物。本研究採樣位置位於南崁溪河口附近,於河流左岸沖刷沙灘上,使用沉積物垂直分層取樣方法進行分析。第一次取樣2008 年10 月採ㄧ管,第二次取樣2009 年1 月採7 管,分析沉積物粒度隨深度變化情況,藉此了解南崁溪河水營力變化。經由兩次採樣粒度分析發現表層21 公分沉積物可能為東北季風之沉積物。第二次採樣7管沉積物分析,經對比63 到93 公分不等深度沉積物,發現四層特殊沉積層。依據各管沉積物層面深度繪製成層面立體圖發現層面向河面傾斜,且有類似河道旁沖刷崩落地形,有向河道中央移動之情況,代表河川沉積物逐漸增加。

探究棒球棒的甜蜜點

根據台北市體育學院運動器材科技研究所劉強教授指出甜蜜點(範圍)包含三個定義的區域:(圖A 改繪自聯合報)【1】一、碰撞中心:擊球時握把無撞擊感的位置。(物理學理上甜蜜點的定義點又稱『振盪中心』【2】(the center of oscillation)) 二、強力中心:擊球後產生最高速球的位置。(恢復係數最大) 三、節點:擊球後握把無振動感的位置。我們利用PASCO音頻接收器,測量到標準的比賽用球棒,受撞擊時會產生三個較明顯的振盪頻率(如圖A-右)。好的手工球棒會將這三個震波頻率的節點,安排在甜蜜區附近,使打擊者敲中該處時,球棒振動最小,握棒處受力最小,球與棒間的恢復係數最大,擊出的棒球可以飛得最遠。這個點(區域)就稱之為甜蜜點(The sweet spot)。

清涼一夏:冷氣背心

由於台灣地處太平洋熱帶地區,每年夏天的溫度動輒35、6 度以上,機車騎士在市區騎車時,常被熱氣燻得頭昏腦脹,尤其是在路口等紅綠燈時,週遭汽機車引擎所散發出的熱氣,更是令人叫苦連天。本作品顛覆傳統觀念,不需將龐大笨重的壓縮機背在身上,僅用一片小小的晶片即可散熱。當騎士在騎乘機車時,可避免因為悶熱而造成汗流浹背,以致影響騎車的情緒。若騎士覺得燥熱時,可以打開開關,立即有清涼的冷氣吹在身上,可保持衣服的乾燥與舒爽,減少炎熱夏天的煩躁,大大提高了機車騎士騎乘時的舒適性,並有助於增進行車安全。

高雄煉油廠及半屏山社區鳥類生態調查

任何人對任何事物都會產生好奇的心理,尤其對自然界的各種生物,他們生命的奧秘,更是令人覺得新奇。鳥兒們色彩鮮豔,鳴聲優美,使得我們幾個人開始這項有意義的調查活動。幾年前一場大火燒了半屏山一大片的地區,許多鳥類生態自此受影響;社區內又不斷擴展,舊有的林地、田地、草地的不停開墾,均造成了鳥類族群平衡的變動,許多烏兒不見了,而又有許多鳥見取而代之,更是引發我們調查。