全國中小學科展

國小組

風起,再造飛機去追風

探討飛機升力由白努力定律主導或是康達效應主宰。煙流實驗得知:攻角過大時氣流將不再沿著機翼向下,造成升力減弱;由不同型態機翼實驗,發現機翼上方的起伏雖不同,但均隨機翼與風向間夾角漸增(0 ~20度),升力漸增;而平面機翼最大升力則是出現在攻角10度時,攻角過大則升力陡降,且其升力最大值均較上方有起伏的機型更高,我們由此推估,康達效應對機翼升力的影響應較白努力定律更為顯著。由改良之紙飛機,發現將紙飛機的尾部上折一反角,便可造成機頭上仰的力,藉由康達效應造成之升力,即可讓紙飛機達最佳化之飛行結果。 我們從機翼實驗的各項變因探究,到實際應用在飛機的飛行表現上,皆發現康達效應在確實是主宰飛機升力進而影響飛行。

魔幻金鑰

資訊爆炸時代,資料的流通迅速方便,但安全性也跟著降低,從前以實體文書往來信件時,還能夠在信封上加上彌封,但是電腦網路世界要如何加上這道彌封呢?這也是目前各國重視的資訊安全的部份,強化電腦資料的保存方法,就是加上密碼,這到密碼就是我們所說的彌封,在網路中有了這道彌封,即使資料不慎被竊取,只要解密金鑰不被破解,那重要的資訊便不會洩漏,所以我們便以加密的方法應用為主題來進行探討。

高山氣候--廬山氣象觀測

去年學校舉行春季旅行,由學校到埔里、草屯、彰化、台中遊玩一天,到了草屯、彰化、台中時,總覺得天氣很沉悶,不像我們高山地方 ─ 仁愛鄉盧山附近深山這麼涼快,同學們很多人頭昏腦脹,好不舒服,回到學校後,我們請問老師,彰化、台中怎麼那麼悶熱,老師說:因為我們高地氣候和平地不大一樣,如果你們能夠繼續不斷的觀測大氣,並和報紙、電視上的氣象報告做一比較,可以發現天氣的變化是有些規則性,共可預測本地未來天氣的變化。因此,引起我們對天氣的觀測,記錄有很大的興趣,在老師的指導下,我們持之有恒的研究一年來本地的高山氣候。

我的位置在哪裡

我們製作了可以量出精確角度的仰角器,將瞄準遠端物體產生的水平仰角,以直角尺轉換成地面雷射光點位移,可以測量的仰角偵測極限為0.00573度。利用遠端已知長度物體當標尺,應用直角三角形邊長比例關係,測量我與物體距離,以101大樓當標尺,選擇汐止與大直地區,進行長距離的測量。汐止綠野山坡社區,距離101大樓約7公里,測量誤差-0.282﹪,約誤差-20公尺,大直美堤河濱公園,距離101大樓約5公里,測量誤差0.107﹪,約誤差5.4公尺。將方位角觀測數據及距離測量結果,我們成功的在地圖上找出了當時測量位置。測量我與月球距離,有比較大的誤差,但是我們測量的結果,有在月球與地球最近距離363104公里與最遠距離405696公里範圍內,後續還要繼續努力,尋找更好的方法。

植物?動物?動植物!-植物自我照護系統

窗台上的盆栽需要注意日照、細心澆水,但是如果照顧者太忙,或是出遠門,這些植物就危險了。我發展出一套植物自我照護系統,讓植物能像人一樣自己照顧自己,每天控制自己的日曬量和飲水量,這樣一些怕熱、怕曬、怕水多、怕光照不均而長歪、什麼都怕的嬌貴植物就能長得好。 在第一階段,我先找出特定植物所需的最佳日照量和澆水量,建立一個植物的日照水量資料庫。第二階段時,我再設計出一個由馬達與控制器組成的移動平台,可載著植物自由行動,利用放在盆栽上的光感測器和濕度計的數值自動控制移動平台,讓盆栽能根據建立的日照水量資料庫的數據自己決定要回涼亭躲太陽或去喝水,也能自己每天轉半圈讓日照均勻,從此植物就可以自己照顧自己了。

生存者遊戲

本研究實驗一:12位同學進行遊戲,每3個一數,第三人即出局,找出最後一位生存的人。雖然,實地進行遊戲找出最後生存者的方法很有趣,但人數增多時,要找出最後的生存者要花費很多時間。因此,實驗二:我們改以紙筆畫格子的方式找出最後的生存者,並將人數定為25人,從圖形中找出規則性。實驗三:我們試圖推演算式,結果發現必須先算出特殊總人數的例子並且表列出來,才可以推算所設定的目標人數之最後生存者的編號。實驗四中,我們將3個一數的方式改為5個一數,我們發現具有相同的規則性。最後實驗五,我們進一步研究「7個一數」、「9個一數」和「10個一數」亦有相同規則性的有趣遊戲。

瞭解它,「笛」確可以DIY

我們學校是少數有國樂團的學校,在小二升小三時,就可以參加國樂團了,到了三年級的音樂課,也開始學習直笛吹奏。在國樂團眾多的樂器中,就屬笛子,每次都是報名人數最多的,究其原因為它是入門樂器中價格較便宜的,構造極為簡單,卻能吹奏出美妙的音階。 在學習一段時間後,我們觀察到笛子粗細及長短,對聲音的高低有影響,為什麼笛子的直徑、長度或笛孔的大小及位置不一樣,吹奏出的音階就會不同呢? 我們嘗試製作許多PVC水管笛、並分別做了不同直徑、長度、笛孔大小及位置的四項實驗後,根據研究發現,以PVC管來製作笛子,直徑較大的可吹出低音,直徑較小的可吹出高音;而笛子的長度改變,也能使聲音產生變化,長度越長,笛音是越低音的。

彈射(手擲)滑翔機翼的研究

去年寒假,我們到清華大學參加新竹縣政府主辦的「全縣中小學青少年科學研習營」活動。在「空中翱翔」單元中,教授先解說飛機飛行的原理,然後指導我們製作模型飛機一彈射(手擲)滑翔機。在試飛時發現有些飛機飛得很好,有些飛機卻飛得不好,為什麼呢?我們想揭開它的奧妙。由於我們的經驗不夠,在設備器材及經費有限的條件下,我們決定先從彈射(手擲)滑翔機的機翼部份進行研究。

根的生長與力的關係

有一次我家陽台上的花盆傾斜了,過了很久都沒有扶正,有一天我去整理,要扶正它,但一不小心滾下來,花盆破了,發現花的根是彎的,根的下半段垂直向下生長,因此我想:根為什麼這樣向下生長呢?為什麼不沿著原來的方向繼續往盆底生長呢?

有趣的移位遊戲

去年暑假我們參加學校舉辦的少年科學研習營,老師出了一個數學問題,很有趣,叫做移位遊戲。遊戲內容如下:你能不能動腦筋將左下方棋盤上的棋子,在下面的兩個條件限制下變換成右下方棋盤的情形(也就是將空格兩旁的黑白棋子換位)。