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國中組

金門地區紅樹林的研究與觀察

在生物下冊曾提到紅樹林,常生長在淡鹹海水交界的河口或沼澤區中,它能護岸防潮,改良鹽分土質,也影響著附近的生態環境。而浯江溪口就有紅樹林的生長,其中以海茄苳為主和一部分水筆仔。對這些國寶級植物,感到很大的興趣,並存著不少的疑問;但各種書籍對其常略提而過,於是我們幾個朋友便想:何不靠自己來尋找答案?更想找出暈適合它生長的環境,進一步來保濩它,避免因人為的污染,縮小了紅樹林的生存領域。

雷射與磁片的對話─電浮、靜電力、磁力

理化課談到「靜電」,我們玩了很多靜電的遊戲,我們再開創「電浮」…等等有趣的靜電實驗;也利用雷射與磁片對話的「放大」作用,測量出微弱的靜電力,並進而測量磁鐵的磁力且證明磁鐵的磁力和距離平方成反比。

數字的連鎖反應-自守數

將某一個自然數平方之後,如果此自然數全部數字出現在平方後的數尾部,則此自然數叫做「自守數」。我們所要討論的是自守數是否有固定的公式可以找出來,又或者根本沒有規則可循。經由我們一連串的假設、推論、證明,並利用電腦程式 Excel 速算表的快速運算,我們發現自守數如同化學的連鎖反應一般,它可以一個接著一個的被”反應”出來,而且只有兩個反應程式可以造出來。在整個研究過程中,我們發展出一套完整的路徑,推導過程中,也發展出一些簡潔的方法;讓我們體會到,改變思考方向,也許更簡單、更容易了解。

大水何時來?!?上游降雨量與校園後方基隆河水位關係之探討

颱風過後,無水無電,到處泥濘,一年「又」一年,我們已見怪不怪了!然而,大水什麼時候來呢?基隆河上游到底降多少雨,汐止就會淹水,必須趕快撤離呢?我們決定找尋答案!利用自動水位記錄儀,紀錄校園後方基隆河的水位變化(自民國90年12月至今),江水位紀錄轉成圖表,配合上游的降雨量資料計算分析後,我們看到許多現象:(1)從潮汐變化了解汐止(水返腳)命名的由來。(2)比對汐止與淡水河口的滿潮時間差異,得知汐止滿潮時間約晚了2小時又13分鐘。(3)計算上游主要降雨量與洪峰到達的時間差,得知汐止洪峰時間延遲約9小時。(4)分析得出上游降雨量與校園後方基隆河水位關係式為y=0.3641x+112.85。我們進一步由關係式推估上游平均降雨量達85.4mm/hr時,校園後方的基隆河洪峰高度可能溢堤,此研究希望在雨季期間能提供預警撤離之參考,目前水位仍持續觀測中,未來取得更多資料,進一步修正方程式,更趨近實際狀況後,將可提供更準確之預警參考。

應用聲紋分析原理於建築物隱藏管路探測之研究

本研究以混凝土試體代替實際之牆壁,採用電腦軟體為研究工具測試後取得錄音檔,進行聲紋分析以輸出頻譜圖。我們由頻譜的特徵將麥克風可測量之頻率範圍分成低頻和高頻二個頻段,從中選出一組特徵頻率後加以分析比較,以找出可判別管徑和材質的差異。本研究所提出的方法,可以有效應用在判別建築物中隱藏管路之探測上,主要研究成果以下三點。一、在管徑方面:PVC管各試體頻譜圖的低頻部份出現明顯的規律性。在低頻部份,其特徵頻率隨著管徑的增加而有下降之趨勢,且均低某基準值(300Hz);在高頻部份數據受鐵錘影響,故無明顯差異。二、在材質方面:鐵管試體之圖形和數據在「低頻」部份明顯較高,PVC管試體之數據均較低;在高頻部份數據受鐵錘影響,故無明顯差異。三、在隱藏管路判別方面:可以利用「低頻」的位置當成主要的判別依據。如果試體的「低頻」特徵頻率能高於背景雜訊,將可以判定為內含管路。

岩石球狀風化的探討

研究之初我們先踏查大台北附近出現球狀風化岩石聚集區,再選定地點做形成原因的探討。做法是仔細調查球狀風化區,岩石的數量、種類、層數及厚度、岩性、氣候條件等。另將岩石及風化物帶回實驗室,利用自行設計的方法,研究其膠結程度、熱脹冷縮、均質程度、含不含水體積變化、受力產生節理方向等,用來應證、分析自然環境的影響情形。我們也應用模擬及實地測量歸納出:岩性均質且風化速率較快的岩石,容易形成葉狀或球狀風化物層而剝離母岩;在水分乾、濕變化大情況下,易使風化物形成層狀;溫差大易使岩石呈片狀剝離。最終求證出溫差與水分兩因素是最直接影響風化物的層數與風化層的厚度。

把玩颱風漩!旋!炫!-藤原效應探討

用自行設計安裝的水流裝置製造短暫的漩渦,模擬颱風的形成。以目視觀察,並運用數位相機及攝影機拍攝記錄實驗過程,於照片及錄影資料中,篩選出較典型運動模式,及剪輯實驗過程影片,討論與分析颱風形成後的動向和雙颱間的相互影響。我們發現,我們設計的裝置確實可以產生類似颱風氣流的水波,以及兩個颱風(漩渦)在一定距離範圍內時,彼此相互影響所產生的現象,包括:一、較強的漩渦會令比它弱的漩渦繞著它旋轉。二、比較強勁的漩渦會把小的漩渦吸收。三、如果兩者強度差不多,兩者便會互相圍繞一個共同中心旋轉。四、有時兩個漩渦會互相排斥。五、有時兩個漩渦會一個跟著另一個而行。因此與所蒐集的颱風(藤原效應)理論相吻合。

微電腦的應用

目前我國已進入微電腦時代,政府亦在提倡大家學習微電腦,因此,月前市面上所售的微電腦(個人電腦和家用小型電腦)其售價大跌,已為多數家庭所能接受。自從有了一種微電腦語言 ( BASIC )較接近一般英文的一種語言,也就使得最初只有特別學習過微電腦語言的人才會用微電腦以外,也能讓一般社會人士所能接受,因此微電腦也就從此為大家所共有。可是你可曾想到,就在你身旁的微電腦,除了可供娛樂,計算以外,還可幫你撥電話,定時 …… 更可幫你每天二十四小時看守門戶嗎?因此我便在此把我自己所設想出來的依些電路供給大家參考、應用。

面面俱到—n邊形之面積最大、極小值

由我們所學三角形的『邊長關係』、『全等性質』、『面積公式』,進而討論到四邊形、n邊形。並利用逐步推理的方式,由特殊四邊形推到一般四邊形的面積公式,而從一般四邊形公式可知圓內接四邊形為最大,越退化成三角形或一直線時面積越小。最後依我們的研究方式推測n邊形給定邊長之最大面積範圍及面積極小值。

省錢!再省錢!螺旋燈管散熱之研究

常溫下正常使用的螺旋省電燈管平均壽命與包裝上的有一段落差,玻璃罩罩住的平均壽命也比常溫下的少很多。研究結果顯示燈管的螺旋內部平均溫度偏高,且與螺旋外0.50公分的溫差頗大;而燈管於溫度長期過高的環境或因螺旋內外溫差過高,燈管承受不住而破裂壞掉,為平衡螺旋內外溫度,使用最佳的2個螺旋節導熱片來調節溫度平衡,在封閉的實驗環境中,可將對流速率增加43%;此導熱片適用於正立的螺旋燈管,而倒立的螺旋燈管則可用小型的散熱風扇,兩者皆可將溫度控制在35℃以下,有效改善過熱及溫差過大的問題。