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國小組

哈利波特的隱形斗篷-鏡像匿蹤的隱形探討

我們從小說及電影中認識隱形斗篷,並對於隱形斗篷的存在感到驚奇。因此想探討它隱形的原理,並嘗試自製簡易的隱形裝置。我們初步以(1)文獻探討法(2)調查法(3)實驗法(控制面鏡及透鏡之不同種類、大小、位置、光束射入的角度等變因)(4)暗箱法進行研究,探討隱形原理,達到研究目的,擴展研究成果,讓更多人喜歡研究科學。

複眼「視」界不複雜

科學報導提出蒼蠅的視覺會被斑馬條紋擾亂,生活中也發現打蒼蠅時蒼蠅總會先一步飛走,我很好奇蒼蠅用複眼看到的世界,於是動手製作透明複眼模,但每顆複眼小眼太大顆且相連處有空隙,無法模擬複眼看到影像,所以改用投影機專用複眼鏡片來實驗。首先模擬蒼蠅複眼看到的斑馬影像,並計算斑馬外觀所佔整體複眼影像中的複眼顆粒數量比例,發現蒼蠅飛近斑馬影像越來越大時,複眼看到斑馬外觀所佔的比例越來越低,此導致斑馬條紋會擾亂整體複眼的影像。而透過複眼鏡片觀察節拍器上手掌的前後和左右運動,結果發現在動態成像中複眼比人眼靈敏,而兩個複眼鏡片疊加形成的莫列條紋,在轉動20度與40度疊加時靈敏度最高。複眼真是大自然演化的精心傑作。

赤心守護-自製紅外線警報器之探究與應用

本研究從紅外線警報器優化、安裝、環境等變因探究感測效果尋求應用時達最佳效果。研究發現: 一、優化探究:發射器以電阻R1並聯、感測器以電阻R10串聯及升壓設計,可提升警報器功率。 二、安裝探究:警報器安裝高度對感測距離影響極小,紅外線垂直牆面感測效果較佳,串接雙紅外線設計,可提升感測範圍達市售警報器的120度。 三、環境探究:(A)環境顏色需考慮入侵者衣色,紅衣最易感測到,黑灰花衣最難感測到,兩者感測距離差2倍,地板顏色對感測距離影響極小。(B)環境照度黑夜與燈光下感測距離差距很小,背光屋簷下感測距離是黑夜的1.3倍;陽光下警報器無法運作,盼未來學得程式、晶片等專業可解決陽光干擾困境。(C)天候會影響感測效果,晴天優於雨天。

這「炭」有「種」–自製無煙速燃炭粉餅結合火種功能的可行性

本研究探討製作無煙高溫速燃炭粉餅的條件及方法,解決使用木炭遇到燃燒不易、初期冒煙、化學助燃劑影響食安等問題。 為了把木炭燃燒過程數據化、找到製炭最佳條件,我們自製【製炭爐】、【製炭完成顯示器】、【微量煙霧測量器】、【炭粉餅擠壓成型機】;設計【木炭測量流程】、【蒸氣加熱法】、【堅固度拉力測試法】。 實驗發現:700℃以上製炭、孔洞多,燃燒時較無煙、溫度高、灰份少。木炭磨成粉有速燃效果,粗粉末溫度高、細粉末維持高溫時間長。不同木材炭化磨成粉後被「均質化」,燃燒情形差異不大。添加樹薯粉可讓炭粉餅耐重2kg,但發煙值只增加3.7%。 炭粉餅能吸附3.45g酒精自燃取代火種,能維持140℃以上50分鐘,達到方便、無煙、速燃、高溫的目標!

太陽的時鐘 日晷研究

根據科學家的推算,太陽生成已經六十五億年了,地球的生成也已經四十六億年了,在這漫漫的時間長河中,太陽對地球的影響自然是不言可喻。古代的人類早早的就發現了太陽對地球的重要性,所以全世界古老的文明中,太陽都佔據了最重要神祗的位置。在那個沒有時間概念的年代 太陽日復一日從東邊升起西邊落下,這簡單而自然的規律也建立的人類社會發展最根本的基石,而在太陽日復一日東升西落的規律中,遠古的人類也建立了最基本的時間概念。 自然科學五年級的課程中介紹了太陽跟影子之間的關係,在課程中也提到了利用太陽來觀測時間的方法,但是因為課程進度的關係並沒有太深入的研究,所以我們希望通過這次的科展研究,以最基礎的方式來了解古人如何通過太陽規律的升落,建立了最基本的時間概念。

雙音筆筒樂器的研究

有天我們在雜誌上看到曾侯乙編鐘出土的消息,報導中說這個鐘除震驚了中國,更受世界矚目,這讓引起了我們對這個鐘好奇,除了讚嘆古人的智慧與技術外,要如何將繁雜的青銅編鐘鑄造技術,簡化應用在日常生活中,做成實用又能演奏的樂器,讓編鐘不再遙不可及,就成了我們要進行這個研究的主要目的。本研究中,除請老師帶領我們如何依據周禮考工記中所述編鐘的各部位比例來製作筆筒筒身,利用等比級數法來理解合調性音高的音頻,並透過對編鐘樂器的理解,期待在實驗的過程中找製作出陶製雙音筆筒編鐘樂器的模式。

「風」來「聲」去— 風扇表面結構之降噪研究

風力發電是我們在澎湖常看見的再生能源,但風扇旋轉時帶來的噪音,卻限制了它的應用;要減少風扇的噪音,其中之一個要素是減少阻力,在本篇實驗中,我們從改變風扇表面結構,來從事減少噪音的研究。我們把高爾夫球表面的小凹,和鯊魚皮表面密密麻麻、交互排列的縱向凹槽,應用在風扇的空氣阻力上,發現絲襪和透氣衣在顯微鏡下的結構,類似高爾夫球表面的小凹;而白膠和皺紋紙,它們結構的共同特色,是在風扇表面形成規律排列的平行橫條紋,類似鯊魚皮的縱向凹槽,都可以達成降低阻力,從而減少風扇噪音,又不減少風扇功率的目的,另外,或許今後在設計風力發電或一般風扇時,可以考慮在表面蝕刻規律凹槽或刻紋,以減少噪音。

化〝澱〞成晶~謎團,米糰-探討漿糊變硬『筷』形成的因素

急速降溫冷藏是糊化前澱粉漿的最佳環境。單一澱粉糊化前加少量『酸、油』可加速糊化。雙澱粉混合直鏈含量越多加少鹼越無效果,顯示直鏈澱粉不易被溶出。直鏈澱粉堅硬易撞碎耐不同水溫、不同溶液,支鏈澱粉質軟不易撞碎。老化澱粉對含水量少的溶液和低溫冷藏可較長時間保持硬度。澱粉混合種類以糊化溫度相當,直鏈含量約25%~30%為佳;多種澱粉混合(三澱粉以上)、易糊化、高直鏈含量澱粉效果不佳。雙澱粉混合1:1飽和液加糖-直、支鏈澱粉溶出有限,加鹽-糊化不足,加5g食用小蘇打溶出直、支鏈澱粉最多,自然乾老化環境體積完整無裂痕,有利氫鍵形成晶體結構為最堅硬的天然無毒環保筷子,使用完可當飼料或作為調整土壤酸化的肥料。

尿尿小童的煩惱~站立使用馬桶的尿液噴濺探究

本研究來自新聞報導:男生站立使用馬桶排尿會造成七千多滴尿滴噴濺,引發我們對此現象影響因素的好奇。研究設計以模擬真實排尿行為的噴水裝置,由紙張盛接噴濺液滴,測量噴濺液滴的重量。研究過程以不噴水的對照實驗模式,去除紙張自然吸收或蒸發水分的實驗誤差,接著針對尿液位置、水位高度、尿液流速、排尿高度、馬桶壁傾角、水面添加物等因素進行實驗,探討最少尿滴噴濺的站立排尿方式。研究結果發現選擇中央(水中)的尿液位置較佳,尿液流速無明顯影響,成人排尿高度較高會使噴濺量變大;而在水面添加一層泡泡或清潔慕斯,或將馬桶設計為垂直壁面,配合較低的水位高度,能讓尿滴噴濺大幅減少,可供衛浴業者設計馬桶參考。

指間世界「圓弧」「曲」

角柱與角錐側面都是由長方形或三角形組合而成,這些形狀的邊都是直的,我們想把直線摺痕改成曲線摺痕,探討能摺的條件與摺出的樣貌。我們依序在平面紙上研究無摺痕、一條曲線摺痕、兩條曲線摺痕、多條直線與曲線摺痕能摺的條件,發現曲面在彎摺處若找不到直線,則此曲面無法摺出來,封閉曲線不能摺成曲面,混合直線與曲線摺痕,摺痕間形成的曲面,只能是凸曲面或凹曲面,不能凹、凸曲面並存。我們把在平面紙上能摺的基本圖形連續組合繪製在圓柱與圓錐上,找出在什麼情況下能摺,其中能摺的作品若滿足3條件,則能「定型」摺出正n邊形的圖樣。我們可依此設計製作,創作出更多不同的形體應用在生活中。