自然科

我們成功設計了「組合式」地動儀，兼具立桿式和懸吊式的特性，並研究各種變因和地震波對地動儀的影響。在我們模擬的地震波中，以水平分力最多的雷利波成功撞擊機率最高。我們發現所有地動儀有共同難題，例如：中柱擊中兩個八道的中央時會一次撞落兩個鋼珠，或中柱來回擺盪撞擊而擊落兩個鋼珠，而且因每個牙機均獨立，當鋼珠已掉落一顆時，不能防止另一顆鋼珠掉落。我們對於馮銳認為張衡的地動儀應是「懸吊式」的看法存疑，因為懸吊式的中柱無法避免來回擺盪而發生兩次撞擊。我們提出內旋輪線(hypotrochoid)的模型觀念嘗試來解釋各種撞擊情形。

此研究除了在了解犀角金龜的基本習性，特別針對犀角金龜的啃食特色(如何啃掉高度超過 10 公尺的椰子樹)、趨光性、及負趨光性作更整全的介紹。犀角金龜 Oryctes rhinoceros，分類上屬於金龜子科中的兜蟲亞科，體長約 3.5~4.3 公分，體表顏色為黑褐色。成蟲主要出現於夏秋兩季，分布於中南部低海拔山區，尤其以椰子主產地為最多，因為犀角金龜咬食力強盛，被視為椰子剋星，其對於椰子樹梗、菌包土等具腐質性的腐質物更是異常喜愛，其目的是藉由碎屑的保溫、保濕功能營造合適的生存環境。研究上以幼蟲為主軸，犀角金龜幼蟲不同於花金龜亞科以背部做爬行，而是蜷曲狀做蠕動運動，幼蟲主寄居在椰子朽木中，其椰子根部處常可發現龐大犀角金龜聚集。犀角金龜喜歡在熱的環境中生存，尤其溫度在２６℃－３０℃之間，喜歡濕潤的環境，充足水分但不能積水。不論幼蟲或成蟲，皆不喜歡光線明亮的地方，有負趨光性(這份報告和一般書籍所提到成蟲具趨光性有一些出入)。犀角金龜喜歡具有甜味的東西，不喜歡苦味的咖啡和精油，所以可以用這些溶液來驅趕。

「土石流」令人聞之色變，攔阻工法是土石流防災的重要課題。由渠槽的模擬實驗，探討防砂壩的攔阻效益與自清能力，藉以瞭解土石流防治工程。實驗發現：通過式壩體雖無法完全攔阻土石流的流動，卻可減緩土石流的衝擊力，又具備清水流的自清能力。通過式壩體的攔阻效益受開口間距大小和當地土石流最大粒徑大小的影響很大，土石流穿過壩體的行為受土體粒徑組成、土石滲流速度、坡度、水流量大小、表面逕流速度和壩體開口的間距大小等影響，也影響壩前堆積的情形。建議在設計壩體時要多方考量，方能兼顧貯砂率、自清能力和粒徑分離能力，以減緩土石流威力。最後，我們設計多款不同規格的壩體，來印證研究結果，希望可提供日後壩體設計的參考。

蛾和蝴蝶由於翅膀上密佈著彩色的鱗片，所以合稱為鱗翅目。天蛾科成蟲大多是夜行性，生活史是卵→幼蟲→蛹→成蟲，屬完全變態；幼蟲很特別，在第8 腹節上有1 個尾狀突起，叫尾突，相當醒目。廣食性的雙線條紋天蛾幼蟲，每一齡都有不同的特徵可供辨認，觸摸時又不會中毒，是很好的生物教材。三角錐天蛾、圓角錐天蛾、黑長喙天蛾、彎帶長喙天蛾和突帶長喙天蛾，幼蟲都只吃雞屎藤，是單食性。一種幼蟲(雙線條紋天蛾)吃多種植物，一種植物(雞屎藤)被多種幼蟲吃，真是奇妙！

研究：土地為何會產生龜裂？同樣乾燥無水的土地為何有些地會龜裂，有的不會龜裂？為何形成龜裂的土塊大小、裂痕寬度、裂痕口深度會不同？研究結果：從調查後勁溪、滾水坪、烏山頂和萬丹泥火山的龜裂土地及用同面積、不同厚度土塊及同厚度、不同面積的溼泥進行日曬，觀察龜裂的形成。泥地因日曬水分蒸發，體積縮小，並且由於表層乾縮速度和底層不同，於是產生龜裂現象。持續的日曬，裂痕會越來越多，龜裂形成的土塊也越來越多。越厚的泥塊和越大面積的泥塊，形成龜裂的泥塊也越大，裂痕寬度較寬，裂痕口深度也較深。龜裂泥塊的形狀以四邊形和五邊形較多。風乾、曬乾、燒乾、烤乾都能造成泥塊的龜裂。將龜裂土塊泡水、灑水、沖水都能造成龜裂的消失。

我們的研究分為太陽光的顏色變化及太陽的熱對地球溫度的影響兩部份。太陽因為位置的不同有時照耀強烈的白光，有時看起來紅紅橘橘的;有時更衍生出燦爛的彩霞與晚霞，我們除了欣賞它的美麗外，更進一步探究其形成的原因。熱的部份我們側重於遞延現象的研究。當地球上某一地區接收太陽的熱比散去的熱還多時，熱便開始累積，溫度上升。當這一地區接受太陽的熱開始減少時，若散去的熱仍比接收的熱還少，溫度仍持續上升，直到接收的熱與散失的熱達到平衡點時，溫度達到最高，然後才開始下降。因此最高點溫度產生的時間，與吸收熱源最多的時間，並不一致，而產生遞延現象。反之，最低氣溫的出現，也有遞延的現象。

這是對新式樣能源環保電池的可行性探討─\r 發電原理首先排除法拉第的電磁感應(發電機原理)與伏特的化學電池。\r 聰明如您，可以先猜猜我們是運用何種發電原理??\r 我們探討的主題是：如何有效的運用“冷熱”來發電！\r 以席倍刻、比爾帝兩人所構築“熱電效應”為基礎，巧搭材料科學的進步\r 使我們夢想得以成真。\r 席倍刻電壓是極微小的，對發電效能無能為力；我們適時的研讀、尋找新\r 一代的熱電材料─熱電晶片─原本用於電腦CPU 的散熱，當作電力輸出的關鍵\r 零組件，組裝冷熱箱，改良實驗裝置，使得溫差2 度即可產生“可觀測電壓”而\r 原本無法測得的微量電壓，成為啟動微型馬達、高亮度LED、一般馬達與測得電\r 壓達3V 以上。\r 另由於輸出電能無法即時儲存，遂巧思以市售“手搖手電筒”內簡單線路\r 作為存能裝置，有效存取電能。\r 事實上，這是一個成功的物理性電池，對於綠色環保與永續資源利用有一\r 定研究開發潛力。

藉由蒐集不同底部類型的紙盒，觀察紙盒底部結構，發現可將紙盒底部的組裝方式分成兩大類：（一）底部僅以鑲嵌方式組裝；（二）底部須以膠水或膠帶黏貼。經過觀察並共同討論後，發現以鑲嵌方式組裝的紙盒用途非常廣泛，載重力的範圍也很大，而且符合環保再利用的理念，所以我們決定這次的研究方向為「紙盒的底部結構對載重力的影響」。研究過程有「紙盒底部結構載重力測試」、「不同形狀、大小的底部紙盒對載重力的影響」、「鑲嵌處邊角對載重力的影響」。未來可以再探討以下幾個主題：載重力最好的鑲嵌處比例應為何？是否可以找出簡單的計算方式；找出容易組裝的邊角角度、裁切方式；紙盒結構與成本的關係；設計不同功能的紙盒。

龍潭中豐路上這口遠近馳名，已經冒水一百多年的湧泉「泉水空」，是人人好奇的自然景觀，老師上課也常以它為例加以說明。前年我們探測泉水空的灌溉分布與流量，結果獲得不少迴響，今年96年及97年我們再進一步的探測泉水空湧泉的形成機制，了解龍潭地區的地質及地下水流動分布的情況。經過將近一年的探測，我們終於揭開它神秘的面紗，對於泉水空湧泉的形成機制，龍潭地區的地質概況及地下水流動分布情形，有了清楚的認知，同時也進一步加以證實了龍潭人代代相傳的故事。

2004年4月我們在汐止翠湖看到兩隻不知名的蝴蝶，拍照與詢問後，發現是1997年被紀錄的外來種蝴蝶--串珠環蝶。為進一步瞭解，從2005年12月起到翠湖密集觀察紀錄，採集部分幼蟲於校園設立蝶園飼養，使用標記的方式，搭配拍照與錄影，詳細紀錄生活史，探討與寄主植物的關係，觀察天敵，至今已六個世代交替，發現串珠環蝶一年約四個世代，以幼蟲(五～七齡)越冬，部分雌雄蝶曾多次或重複交配，雌蝶只在部分寄主植物產卵。野外的寄主植物有平柄菝?、船仔草，替代寄主植物有山棕、假菝?、菝?和台灣芭蕉，蝶園的寄主植物則更多樣。在蝶園中的主要天敵是蜘蛛。串珠環蝶目前在基隆、瑞芳、汐止和內湖山區形成穩定族群，是否會影響台灣本土生態，應持續關心。