國小組

我們研究的是一個有段歷史的題目：「柏金斯太太的被單」。其定義為：如何將邊長為正整數的正方形切割成「最少個數」（最小階）的小正方形；而且這些小正方形的邊長也是正整數，相同邊長的小正方形可以重複，但小正方形的邊長的最大公因數需為1。我們歸納出，重複利用「簡單二倍法」及「重疊二倍法」，可以每次加兩階或是加三階的方式增加，反覆構作可以切割邊長120以內的正方形，都不超過19階。

一則電視上〝鋼筋水泥吊橋被風吹垮〞的轉播報導，引發了我們的研究興趣，想要知道為何風作用在橋上，會引起橋面的振動扭轉？ 風吹造成空氣的波動，為了瞭解波的現象，我們先觀察生活中常見的水波、聲波及繩波的振動。於是我們設計了(1)在池塘中丟石子，進而發展出水波槽實驗。(2)以提琴弓在金屬板邊緣拉奏，造成板面上細砂跳動而呈現各種克拉尼圖形。(3)以甩動童軍繩產生繩波，進一步製作鞦韆，觀察其受風力的運動情況。(4)最後，製作模型吊橋，以觀測受風中橋面的變化。 從實驗結果，我們歸納出無論在水面、金屬板面或橋面施力，造成的振動，藉由介質產生波的前進，波碰到阻擋會反射，與原來的波交疊形成不振動的「節點」。包括水波槽中形成的格狀波紋，及金屬板面細砂呈現的克拉尼圖形，都是振動、反射與節點交互作用的結果。至於風吹吊橋實驗中，我們發現頻率與角度是影響橋面振動的關鍵因素。雖然我們的吊橋實驗無法驗證橋的斷裂，但的確觀察到(1)間歇來回的風比持續風容易造成受風橋面的扭曲晃動。(2)45度風向比垂直風向更容易引起橋面的晃動。(3)減少同頻率的振動，可降低橋面斷裂的危險。

過年時我幫媽媽大掃除，媽媽分配給我一些輕鬆的工作，洗墊鍋壺類的用具，並從爐灶真挖了一大堆的灰，叫我用灰洗擦就可以。經過一陣洗擦之後，每一樣用具都光亮如新。我覺得很奇怪，為什麼灰的功用如此好呢？我問媽媽，媽媽叫我問老師。於是在老師的輔導之下，我們全班做了一項灰水性質的實驗。

上勞作課時，老師要全班同學收集各種空罐子。有奶粉罐子、陣酒總子、蘆筍汁罐子、味全花瓜罐子、奶油罐子... 等。下課時，忽然滑梯那邊傳來「加油！加油！」之聲。原來他們把空罐子從滑梯上滾下來，比比看哪一個罐子滾得最快。每個人都認為自己的罐子滾的最快，爭吵不休，只有請老師來栽判。

課外活動我們到野外採集植物標本。「啊！這些根好像爺爺的鬍鬚，那些根的主根、支根分得好清楚。這些葉片可以撕成一絲一絲的，那些葉片卻不能 · · · · · · · · · · · · ·。」我們發現了一個疑問：根的形狀和葉脈的形狀有相關性嗎？請教老師，得到老師的鼓勵和指導，我們在寒假中做了「根和葉脈相關性」的研究。

看到二歲的小表弟穿紙尿褲，奇怪的是:為什麼他可以穿那麼久都不用換?有一天看到電視上紙尿褲的廣告說:紙尿褲會呼吸，乾爽而不尿布疹、內含有像果凍一樣的東酉。我們想知道果凍為什麼會放在紙尿褲裡呢?那是什麼東酉?為什麼那麼神奇?

曾經在Discovery的節目中，看到垂直軸風車的介紹，引起我的興趣。因此團隊決定研究垂直軸風力發電機。在研究一，我們設計了垂直軸風力發電機，並針對可動式葉片形狀、葉片面積大小、相同面積下葉片長寬比以及在葉片上打洞和葉片打洞疏密度進行實驗。在研究三發現：葉片面積相同、形狀不同的葉片，以正方形葉片發電量最穩定也較高。在研究四發現：葉片的面積越大，發電效能越好。在研究五發現：相同面積，不同長寬比的葉片，高瘦型的葉片發電效能比矮寬形葉片高。在研究六發現：在葉片上打直徑1公分的洞，發電效能比不打洞的葉片佳。在研究七發現：在葉片上打4個洞，可以得到較高的發電量。最後我們還利用風力發電機組，製作了一組「垂直軸風力發電路燈」。

我們從校園生態池出發，觀察水污染情形產生的問題並進行設計和研究。最主要目的在探討每日同學們所產生的各類污染源對生態池是否造成任何影響；所採用的樣本是生態池中種植最多的水芙蓉。研究的最主要發現是：洗碗精和洗衣粉對水芙蓉影響是最大的；其次是各類的肥皂。然而，天然肥皂和市售一般肥皂對水芙蓉的影響上沒有任何明顯的差異，原因可以進一步的探討。以天然池水和自來水做為對照組，可以發現相較於其它污染源，二者對水芙蓉成長沒有負面的影響。我們希望提供我們的研究結果給學校參考，也希望大家注意到使用這些清潔劑時，應有的態度和所需注意到的問題。

本研究是針對日常生活中的不便，而產生的創意研究。為了讓短期外出期間(5~7 天)，能繼續餵養魚缸裡的小魚，以免魚兒們死亡造成遺憾，我們開始研究一個能自動餵魚的裝置。市面上現有的餵魚器動輒數千元，而且要另行插電，頗耗費能源。我們發現了魚缸裡濾水器的水流不停的留下來，應該可以利用它來推動水車，帶動齒輪的組合，幫我們減速以達到餵食的動作。更進一步的研究了會影響水車轉動的各種因素，從中找到能穩定運作的條件。例如：水車的葉片數、水車葉片與入水深度的關係、魚缸水量的蒸發量對餵食器的的影響......。最後我們製造出一個「傾斜漏斗式餵魚器」，它能在免用額外電力的情形下，幫我們在5~7天內餵魚，解決我們煩惱的問題。

十一月一日「象神」颱風過境，帶來的豪雨，使得多處地方有「水患及土石流」，造成人民和國家極大的損失和傷痛，不禁讓我想起，為什麼每一次颱風來襲，即使風颳的不算大，但只要氣流帶來豪雨，必定會有「土石流」，帶給人們莫大的災害，使得人人「聞雨變色」，因此，藉由這次的科展，我們幾個同學相約，要來對沙、土、石的凝聚力和流失及崩落的情形做認真的研究。並去九份堪察土石流的現場，及訪問當地居民土石流發生前後經過的情形。