全國中小學科展

國中組

日『振』當中-利用日光偏振訊息簡易計算觀測者所在經緯度

本研究利用日光偏振訊息找出太陽方位,發現ω(日光強度的極大值對稱軸旋轉角度)與太陽方位角As的關係為:As=-ω+φ,負號代表逆時針旋轉,φ為偏光膜初始角度。因此可藉由日光偏振訊息得知太陽的所在方位角。 此外,為了得知觀測者所在經緯度,本組採用三角定位法,並以原地觀測到不同時刻的太陽方位角,及已知兩點太陽直射地球的經緯度,來作推算,並輔以球面三角學加以修正,且更進一步測試觀測者在不同緯度、經度、觀測時間差及觀測時間等情形,使本計算模式更完善。本計算模式為本組創新之研究,其適用範圍隨太陽直射緯度而變化,最小適用範圍在正午前後2小時,且兩次觀測時間間隔只需15分鐘,比一般只能在正午時推算經緯度的方法還來的便利。

乍暖?還寒!冷熱自明

本研究中主要是利用實驗來找出實驗溶解熱。最終得到以下的結論:利用不同自製卡計(量熱器)來進行熱含量測定,測量出最精確的溶解熱材質卡計為:保麗龍材質外蓋+鋁杯容器卡計,我們還發現溫度愈高時溶解熱反而較小,還有溶解度大的反應物,因溶解為放熱反應所以造成溶解熱也受影響而變大。最後我們找出最佳冷卻試劑樣品:找出CO(NH2)2固體/KNO3固體=2:1比例,是能降至低溫的冷凍劑。

代代相傳-迭代勾股數之猜想

這份研究旨在探討「勾股數迭代公式」的問題,並驗證「由『勾股形』可得到三個相似的矩陣來生成『勾股數迭代公式』」的猜想。研究的結果是以『勾股形』得到不同的勾股數關係式,接著以這些不同的勾股數關係式作迭代運算,得到了七十八個不同的勾股數矩陣迭代公式,再將具有相似矩陣的公式歸為同一類,則這七十八個公式共可分成二十六類,每類皆有三個公式,由此證明了勾股數迭代公式的猜想。在研究過程中,我得到了一般的勾股數矩陣迭代公式。

頂圓多邊形之性質研究與探討

本作品藉由研究任意三角形與任意點之頂圓三角形的性質探討,推廣至任意多邊形與任意點之頂圓多邊形的性質探討,及其相鄰兩層圖形頂點連接之夾角與圖形之內角,其邊長比值關係的性質探討;並藉由研究任意多邊形與任意點之頂圓多邊形之形狀,歸納出其形狀區域分布及性質。

紅色警戒--應用紅外線製作自動洗手、警戒及遙控系統--

我們利用紅外線發射器、接收器及其它電子零件來製作反射式感測系統及遮斷式警戒系統。也利用紅外線來製作感應式自動洗手裝置。紅外線會受到光線干擾,在太陽光線太強的地方紅外線會失效。於是,我們利用紅外線特定頻率38KHz及固定編碼方式來製作遮斷式警戒系統,大大降低光線干擾。在研究紅外線的過程中,我們利用紅外線發射器及Arduino發射38KHz的頻率,成功的利用平常使用的紅外線遙控器來控制家電用品。紅外線無時無刻存在於我們的生活中,我們將持續研究紅外線,享受紅外線帶來生活上的便利與舒適性。

曙光乍現

在一次科學活動中,我們以綠色雷射光照射玻璃瓶底,出現了特殊的干涉圖紋,我們對這種美麗圖紋形成的原因感到好奇,我們想要探討其形成的原因原理、現象及時機,進而試著找出形成圖紋的規律性。 一開始我們先從引起我們注意的玻璃瓶底開始著手,之後用了玻璃圓盤上的各種圖形,用雷射光照射,所形成的干射圖紋當作探討,接著試著找尋其他物質是否可以取代玻璃罐,過程中發現光所照出的形狀似乎與材料有關,所以試著進而找固、液、氣三種物質經雷射光反射跟折射的圖紋,能不能模擬玻璃罐照出我們要的形狀,最後再用能較能自如控制形狀的熱熔膠在載玻片上塑形來進行光的實驗找出特別的連續曲面、折射及干射圖紋,希望能利用這些方法找出一些規則。

逆流而上

若將物體放在容器中,從上方開啟水流,物體不會下沉,反而迅速上浮!我對此感到好奇,便展開了研究。 我首先實際操作實驗,發現物體受力越大,上升速度越快;流體雷諾數越大,物體上升速度也越快。再以「COMSOL Multiphysics」模擬研究,獲得此現象之詳細資料,發現此現象有許多不同的流動模式,也得到和實體實驗等價的結果。 此現象可應用於農作物揀選與清洗之機械,揀選精細度達到一公克以下,有極高的應用價值。

來去山頂「Sian」海風

由於爸爸說大肚山感覺寒冷是因為『Sian』海風的關係,讓我對海風產生探索的興趣。研究中除對海風、風冷溫度定義外,亦以實驗模擬海風形成的原理、影響等,並以空軍氣象聯隊、空氣品質監測站及中央氣象局等2008-2010年的監測資料作為相關研究的數據來源。研究發現大肚山上感覺寒冷並非是因為『Sian』海風的關係;大肚山除夏季盛行南風外,北北東為其他時間主要出現的風向;白天出現海風的機會較夜晚高;夏季以12-16點為海風盛行時刻等。最後並提出海風對於我們生活上的影響及建議,如海風可以緩和大氣溫度,有海風時要特別注意防曬等。

省電與照度的平衡-日光燈具的三維照度之實驗

在日常生活中,任何活動幾乎都離不開電能,而照明是占所有電能消耗中相當重要的一項。許多室內場所都使用了輕鋼架與日光燈箱來做照明的設計。因此我們這次便設計了一個實驗,利用智慧型手機上的光照度感應器,配合APP軟體,來研究各種的日光燈箱位置組合,與空間中不同位置照度的關係。同時,最近有許多場所為了節約能源,會將日光燈箱中的部分燈管拆除。因此,我們也以這樣的方式進行照度測量。實驗中我們得到各種輕鋼架日光燈箱組合,在空間中不同位置所產生的照度,同時探討拆掉部分燈管時,對桌面照度所造成的影響。最後再進行T9日光燈管(傳統)與T5日光燈管的照明面積、照度與用電量的比較。

多邊形的等比例分割

此研究討論將多邊形各邊依等比例分割,與特定頂點相連圍成較小的多邊形與數個小三角形,運用電腦程式Geogebra,算出多邊形依等比例分割後,其各層三角形面積比和周長比,進而推導出其公式。