生活與應用科學科

目前市面上最夯的產品莫過於蘋果公司的iPad或iPhone了，使用者用手指去觸控著螢幕，而這動作似乎漸漸成為一種風潮，成為一種流行又時尚的肢體動作。然而，如何在螢幕上書寫或繪圖呢？只能用手指？好看嗎？蘋果公司公司並沒有隨附觸控筆。所以，我們特別用了一些家中常見的材料去自製價廉且實用的觸控筆，而且，由於材料的取得方便，一般人也可製作，如此就可大大提升iPad等這類平板電腦的功能了。另外，iPad螢幕為電容式觸控螢幕，其原理就是表面電流的流出(流入)，所以我們也利用有類似原理的電漿球來模擬iPad螢幕，從中找到共同點，並從其中電子軌跡的變化看見了觸控，甚至以電漿球代替iPad進行實驗，延伸了此實驗的廣度，也為實驗增添一些意料之外的趣味性。

最近同學間流行的開心炮，常造成校園內的垃圾問題，但也引起我們進一步去探討這兩種玩具的奧秘，及試著提出替代用品來解決學校的環境問題。首先，我們發現開心炮的內含物是由鹼性的白色粉末和一包酸性的透明液體所組成，藉由這二種物質的酸鹼中和交互作用來產生大量氣體，撐破袋子；其次，我們也發現小蘇打、檸檬酸和水混合後的自製替代物，比開心炮產生更好的效果；接著我們繼續探討影響自製替代物產生氣體之反應速度與反應威力的因素，我們發現水量、水溫、混合物比例都會影響氣體的反應速度與反應威力；最後，我們以自製替代物作為原料，製造許多有趣玩具，例如：自製開心炮、筆火箭與注射筒大砲等，並測試這些玩具的反應速度和反應威力。

我們以咖啡渣、指甲花粉等材料自製天然染髮劑，比較市售化學染劑的顏色持久度、酸鹼度及對生物產生的影響，希望能找出天然染劑在生活上的應用。

在看到電視節目有裝飾用的水槽，一直冒泡，為了要發展更多的樣式，我們就展開了研究。首先用不同管徑的器材來產生氣泡，發現管徑小到一定程度時氣泡就不能再小了；接著測量氣泡到各方向所受的壓力，結果發現下方的壓力較大，上方的壓力較小，便會形成圓錐形像水母的樣子；水流沖擊氣泡的時候，大氣泡會破裂成小氣泡並隨著水流方向來偏移；氣泡經過漩渦邊緣時會隨著漩渦來旋轉，氣泡在漩渦中間時會被鎖在中心附近旋轉；不同的氣泡破裂時會產生不同頻率的聲音，氣泡越小頻率越高；橡皮球噴出適當比例的水及氣體時，會產生環形氣泡；氣泡在凹凸不平的表面容易附著。根據研究的結果，加上燈光效果就完成了氣泡的聲光魔幻秀。

本科展作品，可說是將科學知識應用在探討飛行的一項研究。在活動研究過程中，我們不但對飛機的浮升能力產生興趣，除了能飛之外，並訂定一個目標，希望能將飛機的飛行距離，藉由適當的浮力（柏努力）設計，達到飛行更遠。為達到這個目的，我們在許多次的資料收集與實驗討論中，決定從（一）風的來源、風洞的製作、倒流板（穩定風的方向）、風洞的觀察等著手研究；（二）機翼的柏努力曲線：曲線高度、最高點位置、寬度、長度一直發展出最佳的機翼曲線。在實驗過程中，我們發現，飛機本身就是一個複雜的科學問題，因此我們除了考量上述因素（風洞、穩定風向、機翼曲線）之外，也將飛機的重心、升力中心為實驗操控變因，併入實驗來討論，最後整理出我們的數據與結論。這個作品不僅探討飛機浮升能力的各種變因，也希望能提供給對飛行問題及相關討論有興趣的朋友們一點小小的助益和參考。我們未來也將秉持著飛行的精神，永不退縮，繼續對相關問題做討與研究。

本實驗利用電池、電線、LED組成一簡單的迴路，並在迴路中連接一底片盒，底片盒中放置鋁箔球。利用點火槍，可以使電路由原先的斷路變成通路。改變底片盒中鋁箔球的數量、大小、並嘗試不同的金屬材料，研究點火槍與電路兩者之間的關係，希望能找出點火槍遠端搖控電路之秘密。

本次科展的題目是鋁-空氣電池的探討研究製作，探討如何以生活中易取得之材料做出具有一般一次性電池之效能的鋁電池。在實驗的過程中延伸出探討孔隙度並附加孔隙度實驗，觀測卡片掀起之角度比較各種隔離膜材料孔隙度透氣性之大小及各種隔離膜在不同電解質溶液、濃度中的表現。

本研究旨在探討影響旋轉燈籠旋轉速率的因素。研究過程是將一具有棉線、扇面的上紙杯與另一具有氣孔、蠟燭的下紙杯相結合，將蠟燭點燃，拉起棉線，利用對流作用，使兩紙杯共同旋轉，形成一個旋轉燈籠。我們分別以扇面、氣孔、蠟燭、棉線四項變因來規劃實驗設計，除探討各單項變因如何影響旋轉圈數外，更對各變因間彼此的交互作用作更深入的討論。結果發現，當扇面面積越小、角度越小、數目越多、蠟燭越長、燭芯越長、棉線越長、氣孔越多時，都會旋轉得越快。而各因素彼此交互作用下，仍遵守單因素之結果。最後得到旋轉燈籠的黃金比例：扇面長度 1.0 cm、寬度 0.3 cm、角度 10 度、數量 14 個；蠟燭長度 6.0cm、燭芯長度 3.0 cm；棉線長度 50 cm；氣孔數量 8 個。

我們想透過實驗研究，尋找如何將此飛行器飛得更遠、更穩，並找出它的黃金比例後，能將此富有科學探索精神的遊戲加以推廣，讓每位兒童都有歡笑童年。根據本次研究結果，飛行器之黃金比例為：※紙環周長：大的為16cm，小紙環為10cm。※紙環寬度：5cm。※吸管的長度：20cm。※紙張材質：以200 磅的西卡紙最佳，但以一般的影印廢紙即能有不錯的效果，因此不需另外花錢購買紙張。※發射的力道：越用力效果越好。※發射的角度：以20 度為最好。本次實驗過程中遇到三個主要的瓶頸。首先是飛行器製做過程兩紙環跟吸管間無法牢固以往是用膠水跟膠帶，後來不斷試驗才克服這個問題。第二是發射器製做，以往用手發射無法克服定量問題後來嘗試用橡皮筋、彈弓都無良好效果，最後才製造出效果不錯的發射器。第三是發射角度問題，拿在手中誤差大後來改用桌面、譜架都遇到困難最後改用鐵椅才克服問題完成實驗。

本研究在探討溶解度與溶解速率的影響因素，經實驗發現物質種類、溫度與溶劑種類會影響溶解度，而且溶解度會隨著溫度的增加而增加；物質種類、溫度、攪拌速率、顆粒大小與溶劑種類等因素也會影響溶解速率，而且溫度愈高、攪拌愈快、顆粒愈小，均會增加溶解速率。另外，以大腸膜水球或去殼雞蛋來模擬細胞或細菌在環境中，水分子的進出情形，得知無論大腸膜水球在飽和食鹽水中，或去殼雞蛋在飽和糖水中，體積均會縮小，因此推論高濃度的食鹽水或糖水，均能讓大腸膜水球、去殼雞蛋、細胞與細菌產生脫水現象。所以只要在蘿蔔與芥菜中加鹽揉搓靜置，就能幫助蘿蔔與芥菜順利達成脫水步驟；加入適量食鹽，使蘿蔔與芥菜外面的食鹽濃度明顯高於細胞內細胞質的濃度，也能抑制部份細菌繼續生長與繁殖，因此可達到儲存蘿蔔與芥菜等蔬菜之目的。