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國中組

看聲波的新方法及其研究

在學校裡做聲波實驗的時候,只聽見聲音,而看不見聲波,俗語說:百聞不如一見,我想如果能用看的來配合聽的更能使得我們容易瞭解聲波。

解開點線面 - 用SAT Solver解開Flow Free遊戲

我們研究了Flow Free遊戲的特徵後,發現他與另一個遊戲——數獨在規則上有許多相似處。於是我們先轉而研究網路上已經有多種解法的數獨遊戲,嘗試將那些方法套用於Flow Free去解。經過多次嘗試,我們發現一種邏輯簡單且可行的方法 — SAT Solver。SAT Solver (Boolean Satisfiability Problem Solver或作Propositional Satisfiability Problem Solver)最大的特色是需要使用Boolean Variable,也就是一切條件都必須轉換成是非題。「這一格是哪一個顏色?」變成了「這一格是不是顏色一?是不是顏色二?是不是顏色三?...」。經過研究,我們得到一個結論 : 如果一個問題沒有步驟性(上一步驟不影響下一步的答案)且所有條件都能以是非條件式表示,就可以用SAT Solver解開。

無線寬頻WiMAX對果蠅本能行為的影響

果蠅成蟲經WiMAX 3.5GHz 電磁波照射後,對其神經系統控制的行為:趨上性、趨光性\r 或是嗅覺反應,均有抑制效果。我們推論:WiMAX 電磁波可能會抑制神經訊息傳導的速度。\r 實驗組子代果蠅雌性比例偏高, 16 小時組雌雄比例為最高,雌雄比例達2.1 倍。可以得知\r WiMAX 確實會影響由內分泌所控制的生理本能。實驗組SOD 活性都比對照組低,也可看出\r 氧化壓力的傷害有累積效果,顯示WiMAX 確實會降低體內抗氧化酵素-SOD-的活性,對\r 正在發育中的卵產生氧化壓力。\r 發育中胚胎受到的氧化傷害,經蛹期變態後,對成蠅的本能行為不會有影響。但對個體\r 的生命週期有延遲的現象。16小時實驗組需時最久(11.83天),可以得知氧化壓力具有傷害\r 累積的效果,但不是線性倍增的關係。

利用顆粒對流搖出疏密波

將大小不同的顆粒放入容器中,一般而言經過搖動後大顆粒會浮出,我們發現上寬下窄的容器經上下搖動,大顆粒則會下降。而當浮出物顆粒較大、密度較小時,浮出速率較快。將米和沙分佈在一個長條軌道上,左右搖動,會出現一節一節的分離現象,每ㄧ節中的排列則是細沙在中間,粗沙在其兩側,米粒分佈在最外層,整體像疏密波一樣,也是顆粒對流作用的結果,且依搖動的振幅不同,所產生的節數也有所不同。

繩波急先鋒-抓住速度

我們歸納了繩波波速的經驗公式和理論公式做一的對照。以簡易版的光電計時系統設計出兩種測量繩波波速的方法。第一種:固定繩線兩端點,測量它的振動頻率計算出波速。第二種:以固定的繩波傳遞距離除以測到的繩波傳遞時間而得到波速。這兩種測量方法對一條粗細均勻的繩子或不同粗細串接在一起的組合繩線,測量結果都非常吻合。若繩子只是粗細有變化,可以用固定繩的振動頻率求得波速,也可以由粗繩細繩分別測得的頻率去計算組合繩的頻率以求得波速,這是很方便的做法。但是根據我們的檢驗,繩上黏附物體的繩子不能這樣簡化處理,第一種方法有明顯的錯誤,只能靠第二種測量法這種硬功夫。

梵天塔之探討與創新

古老的印度中,有一們神秘的傳說:誰能將神壇上七十二層的梵天塔,照著一定的方式由一底盤移至另一個底盤,就能得到神的恩澤,繼而成仙。經過了數千年,成仙的夢無人達成,但奇妙的遊戲卻流傳至今,深深地吸引了我們。

叛逆生存-研究結實與不結實族群之差異性

比較竹仔菜結實與不結實族群型態及生長上的差異,發現前者的花瓣及雌蕊明顯較大、花粉可孕性高,但葉片較小;比較斷枝生長,前者較緩,但已開花結果,後者葉片生長快,顯示在營養與生殖器官已發展不同的資源分配(resourceallocation)策略。兩族群在花序變異上,後者的變異較大,推論種內存在遺傳變異度。比較不同環境的生長,發現前者在養分多、不剪頂芽、綠光下生長佳,後者則在有剪頂芽、白光的環境,推論各族群已演化出特有的生存模式,占有特定的生態區位(Ecologyniche)。模擬昆蟲的可見波段,發現結實族群的裝飾性雄蕊最明顯,但野外觀察發現兩族群都有昆蟲拜訪,顯示花朵的差異並不影響傳粉,可能因結實族群以自花授粉、不結實族群以無性繁殖為主,而演化出此模式。

正多邊形越來越「正」了,因為有「螺」!

1.本研究採用解析幾何方法發現,由正n邊形的特殊切割,發現了新正n邊形面積或與原正n邊形的面積比值都與切掉的小等腰三角形腰長或小正n邊形邊長具有特殊的二次函數的關係,亦即ωn[(r+x)2-(r+x)]+λn,其中ωn=nsinθ/2、λn=n/4 cot(θn/(n-2)),θn=(n-2)π/n ;也因此,當切掉的小正n邊形的邊長在一定的長度時,可得出最小第二層正n邊形,且此時所切掉的小正n邊形是最大的。 2.承1,繼續特殊切割,並重複這些動作往內部一直畫出越來越小的正n邊形,當層數夠多時,這樣的作圖最終會收斂成中間一點。最終取出每一層正n邊形對應的頂點,則頂點軌跡可生成等角螺線,經證明得其總弧長及所掃面積分別與最外層正n邊形邊長及 面積具一定關係存在。

織布知道

本研究是研究簡易型織布機原理,歸納出斜紋織不同步驟相對應的圖案,比較不同編織順序所織成的圖案差異。並找出能由設計圖案轉化為編織方法的技巧

天造地設-探討黃槿刺子節蜱的造癭秘密

在校園中採集黃槿(Hibiscus tiliaceus)葉片上的蟲癭(insect-induced gall),進行解剖觀察蟲癭內部結構,發現有許多白色蠕動的小蟲寄生,經查資料確認為黃槿刺子節蜱(Aculodes hisbisci)。有蟲癭寄生葉片較無蟲癭寄生葉片小,蟲癭數量會隨時間增加,有蟲癭的黃槿葉片質量較重保水性佳不易凋謝。葉柄維管束切片發現,相同生長時間,無蟲癭寄生者維管束分化快、木質多且環狀排列在外圍。經由葉肉蟲癭切片染色得知癭最內層為韌皮部,由葉下表皮增生包圍,由韌皮部增生營養層,可提供葡萄糖供應至內部纖維,蟲體藉羽爪攀附粗長的內部纖維取食。一個蟲癭橫徑越大,內部蟲體越多,癭橫徑最大可達0.6cm,其內部的黃槿刺子節蜱可多達400隻,但蟲癭隔間內黃槿刺子節蜱數愈多,內部的突變纖維密集度愈低。