國中組

為了解蝴蝶飛行的原理，自製風洞及不同展弦比的蝴蝶翅膀模型，在模型中通入濃煙並 以數位相機拍攝蝴蝶翅膀上的渦流變化。發現主要有前緣渦流、翼端渦流及與翼身相交接處 的根部渦流等，進一步分析拍翅頻率和攻角改變對渦流的影響，發現拍翅不但會強化根部渦 流也會使前緣渦流向後滾，就像是一串向後移動的微型龍捲風，形成翼面有一股向上的力量， 即所謂的渦流升力。最後，把蝴蝶模型固定在自製振動座上，再將整個基座黏在電子秤上， 測量拍翅時模型所受的最大升力，結果發現當模型的拍翅頻率慢慢增高時升力會突然消失， 而頻率更快些升力又會再度出現。針對這個奇特的現象，我們運用Buckingham π 理論分析 最大升力及渦流的關連性。

「力」是生活中不可或缺的，有:摩擦力、拉力、彈力……。藉由「懸崖勒馬」這個實驗，探討這些力對我們的作用與關係。我們以改變重量、接觸面、下壓重量等因素，來探討此實驗。紙馬前進的原理是利用最大靜摩擦力，當水平施力大於最大靜摩擦力時，紙馬就會前進，但不會變成滑動，是因為馬腳受彈力位能緩衝所致。影響紙馬步距的因素是最大靜摩擦力，最大靜摩擦力越大，則腳的彈力就越大，彈出的幅度就會加大，因此步距就會加大。馬停止時與桌緣的距離受步距的影響，若要縮小與桌緣的距離，則拉力不能太大，必須實際實驗或利用試算表來試算，才能得到最佳值。

一、消波塊與實驗簡介本次實驗主題是防波堤的設計。在這次實驗中，我們實驗重點放在消波塊上，實驗的消波塊有四種造型：1.協克塊 2.安卡塊 3.天允塊 4.多十字塊(自創)；實驗採離岸堤形式，並固定振幅在 1cm，週期則在 1 秒或 0.5 秒，且不考慮沈箱和消波塊之間排列方式。消波塊又稱防護塊，在第二次大戰的北非戰線上，法軍為了阻擋德軍坦克的行動，於是丟了菱形塊在戰場上；在戰爭完後，清理戰場將這些塊拋在防波堤周圍，以替代護堤方塊。原本是要廢物利用，不料其消波效果甚佳，隨即由水工試驗所研究證明這些東西的確有消波作用，因其安定性良好，於是取得世界專利；此為各種消波塊的前身，在此之後相繼有各種形式的消波塊推出。消波塊最主要的目的是要防止海岸線被大海給侵蝕，台灣地區海岸線每年被大海侵蝕長達 2~3 公尺，政府為了保護人民的安全，每年在消波塊的花費上非常可觀。不過消波塊也有其他用途，有時候到南濱海岸附近，看到一排排的消波塊矗立在那裡，原來這些消波塊是要防止中共的登陸；又有一次到沒有海岸的田園附近時，也發現一些消波塊，赫然發現這些消波塊居然是要防止小偷的偷竊行為。消波塊其他的妙用還有很多，例如：增加海埔新生地、天然釣魚座椅……等。基於好奇心的驅使，我們著手進行消波塊的實驗。我們模擬海岸的情形，觀察消波塊的造型、消波塊的排數、消波塊的排列方式、消波塊的高度、以及波的週期大小，對防波堤反射率、透過濾、孔隙率、安定性及防止地基掏空能力有何影響。二、模型縮尺由於消波塊必須實際應用至海岸邊，故我們的實驗的第一步就是計算模型縮尺；我們到海洋大學查到實際岸邊海浪及消波塊的條件，再考慮符合我們能力的條件，找出當模型縮尺為 1/50時，適合我們的能力範圍。消波塊的長度方面，我們找到協克塊、安卡塊、天允塊實際長寬的資料；而消波塊重量，會視擺放處地理環境而定，我們採用較常使用的「15 噸重/個」。波浪方面，波高會因季節及地點有不同數值，我們採用台灣東北角平均值 1m；至於海浪的週期以北台灣而言，約在 3~9 秒（不考慮颱風時段），我們採 7 秒作為長週期波、3.53 秒作為短週期波。以下是消波塊與波浪經過換算後，所產生的值：（p 代表實際值；m 代表模型值）（一）消波塊部分長度→ Lp ×1/50＝Lm 實際邊長×1/50＝模型邊長 重量→ Wp ×1/50^3＝Wm（二）波浪部分 波高→ Lp ×1/50＝Lm 1m x1/50=2cm週期→ T p×50＝Tm長週期波→ 7sec.×1/50≒ 1sec.短週期波→ 3.53sec.× 1/50≒ 0.5sec.三、消波塊照片※以下是我們在網路上找到的一些實際消波塊照片及其作用：▲南濱海岸消波用消波塊。 ▲田園中，用來防止小偷入侵的消波塊。▲在南濱海邊，有著冒著生命危險去攀越這些消波塊，真令人替他們捏一把冷汗，要是一個瘋狗浪來了，該怎麼躲？▲位在花東海岸，原先為了保護海灘而丟的消波塊，卻攔截東北季風帶來的大量海沙，變成堆積海岸，增加了許多「消波塊海埔新生地」。（圖中凸起的東西便是消波塊）

活性探視過濾器才中一個重要的成份，奇可脫色、除臭、對於有機無機物的吸附也有一定的功效，平均每克活性碳具有吸附８個網球場面積的能力，由於取材經濟環保、是一種值得利用的材料。活性炭的製造是運用廢棄的含碳物質，如果殼、木屑或煤屑等，在高溫下經由炭化、活化兩步驟完成，以目前工業界而言，大多使用木屑或椰殼加工製成。本實驗將取四種不同材料來加工，分別是椰殼、稻穀、木碳及衛生紙（取衛生紙的原因在研究動機中會提及），利用實驗室裡簡單的加熱設備，改變不同的加熱時間，比較四者碳化後對色素的吸附的能力。並藉由浸泡不同的活化劑，在定溫及變溫下反應、探討較佳的活化條件。雖然我們無法在高溫(500℃~800℃)下進行反應，但我們做出來的成品，仍具有80%以上的脫色能力。此外，數據也可以比較四種材料的優劣，及活化條件之差異。

本實驗以31種校園植物作為材料，利用瓊脂紙錠擴散法測試對於常見細菌，包括金黃葡萄球菌、綠膿桿菌及大腸桿菌之抑菌性。結果發現麒麟花、緬梔及茄苳對於金黃葡萄球菌及抗藥性金黃葡萄球菌有抑菌效果，且植物研磨液之濃度和抑菌圈大小成正向關係。再用濾紙層析法發現麒麟花和茄苳之抑菌成份以丙酮分離效果最好，緬梔則以水分離效果最佳。不同pH條件下，緬梔和茄苳研磨液在pH2-12都有很好的抑菌效果，但麒麟花研磨液在pH10以上抑菌效果較佳。溫度對於抗菌成份的影響，發現麒麟花和茄苳研磨液煮沸3小時抑菌效果更好；緬梔在100℃即失效。本實驗所發現的抑菌成份為天然來源，不會造成環境污染，不僅符合環保原則，且對於人類之健康將有莫大之助益。

近幾年來，蠶繭彩色化已引起廣泛的注意，在本實驗中，我們想利用日常生活中常見的材料來彩色化蠶繭，例如食用色素、酸性染料和中性紅生物染色劑等，我們使用三種方法使白色繭品系的家蠶產生色彩，餵食法、浸泡法、注射法。其中餵食法是以浸泡過食用色素的桑葉來餵食；浸泡法是將五齡蠶浸泡在酸性染料中數分鐘後撈起；注射法是將中性紅生物染色劑及酸性染料溶液注射到蠶的體腔內。我們所提出的辦法實驗結果證實都得到了彩色蠶繭。四月一日至三十日間，我們依據上述三個方法的結果，選取產生彩色蠶繭效果較佳的色素種類及技術，組合進行新的實驗，稱為「改良餵食法」。這段時間盛產桑葉，品質良好，是適合大量養蠶的季節，因此我們的「改良餵食法」實驗非常順利，也得到更成功的彩色蠶繭。

美白牙膏是目前新興的牙齒清潔產品，其標榜具有美白牙齒的功能。參閱相關資料發現，造成牙齒變黃的原因很多，除了先天或外在藥物的影響外，常喝顏色較深的飲料也是造成牙齒暗沉的一大因素。故本實驗以蛋殼作實驗，探究不同飲料在蛋殼上的色素沉澱情形，並比較不同牙膏的成分及其脫色潔白效果。研究結果發現：一、 紅酒、可樂、蜜茶、咖啡、紅茶、綠茶、蘋果汁、奶茶等飲料最容易加深蛋殼顏色。二、 實驗所用的美白牙膏，都不含有能和色素反應的成分物質，無法使飲料顏色變淡或消失。三、 實驗的六款美白牙膏中，以C牌牙膏的潔白效果最佳，F牌牙膏的潔白效果最差，且C牌的潔白效果為F牌的三倍。潔白效果由優到劣依序為：C、D、B、A、E、F。

你知道嗎?我們隨手畫出的莫利△其實不一定是莫利△本尊而是它的孿生兄弟，眾所周知吾人無法用尺規作圖直接操作莫利三角形，本文使用尺規作圖由內而外揭開了它的面紗，使用尺規作圖畫出所有的莫利直系家族，更進一步的畫出他的孿生兄弟家族。一般的莫利△包含一個內莫利正△、一個外莫利正△及三個旁莫利正△，本文利用尺規作圖又找到了他對應的孿生兄弟內莫利正△、外莫利正△及旁莫利正△。前人亦曾從不同方向間接使用尺規去作圖，但他們只能觀察莫利原生家族，反觀本文指定一正△當內莫利正△，用尺規作圖反向操作出一組原生莫利家族及其對應的另一組孿生家族，過程中利用到的輔助圓具有神奇的功能，它將隱藏一百多年(1899~2013)的"莫利完整家族"發掘出來，這個輔助圓也讓我們了解誰是本尊誰是分身。

從平時練習的羽球中，發現羽毛形狀及疊合方式存在明顯差異，於是著手設計空氣壓縮推進噴射的方式探討軌跡差異。利用四個排風扇並排製作垂直風洞，再將球頭鑽洞放入滾珠軸承及牙條作為支架，使穿過支架的羽球在垂直風洞中仍然能夠自由旋轉以利取得運動時的阻力、轉速及側向力。實驗數據顯示，羽毛只要經過修剪，阻力多會下降；若修剪外側羽毛，高速下的轉速可大幅提升，但低速時則因受力面積減少導致轉速下降；但羽尾若破壞程度太大，如：剪成平頭狀，會使得轉動能力下降，甚至低速時無法轉動，飛行距離也明顯提升。最後，斷翅的實驗出現了一個有趣的結果：透過斷去第二根羽毛達到對稱的缺口，可挽救失控的側向力，提升破損羽球的練習價值。

根據研究結果，溫室效應使全球暖化，海洋溫度溫差變大，對流速度加快；暖流由赤道向北流，鹽度增加，流速會變慢；冷流由北極向南流，因為鹽度增加，海水密度増大，冷流無法下沉，造成流速變慢。溫度越低，鹽度會增加，密度就會變大，所以洋流會往下沉，越往下鹽度越高，當冷水跟周圍達平衡時，就不再繼續往下沉，反而會沿水平方向移動。電影「明天過後」所描述的氣候現象是指北極冰棚融化後，由於北大西洋海水鹽度降低造成全球「大溫鹽循環」（thermohaline circulation）停止，海洋從低緯到高緯的熱傳輸能力降低，使地球進入冰期狀態，美洲北部全面冰封的情景。這樣的電影場景不可能在短時間內發生。