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佳作

以地殼均衡理論模擬臺灣地殼模型

本研究利用地殼均衡理論研究臺灣地區合理的大陸地殼組成,以討論造山運動進行中的臺灣是否已達地殼均衡。由地殼均衡理論模擬大陸地殼的組成模型中,顯示以花岡岩、安山岩及玄武岩等三種岩石比例組成之模型最為接近現實中的地形高度。研究結果顯示,大陸地殼的組成以安山岩質為主,而花岡岩質與玄武岩質的相對比例之多寡則與當地的初始岩性為何者有關。臺灣玉山因岩性以板岩、片岩等密度較低的變質岩為主,故其大陸地殼組成比例呈現花岡岩質較玄武岩質高。臺灣由於受到弧陸碰撞的斜碰撞、以及碰撞點由北往南遷移的影響,模擬計算的海拔高度減去現實海拔高度所呈現之結果為該值由北向南增加,顯示受弧陸碰撞影響的造山運動之活躍度正由北往南遞增。

「導」「轉」水車增氧妙招

看到水車式增氧機在養殖池打出白色水花,經仔細觀察與文獻探討,我們發現葉片有不同的形式,而且隨著養殖池的大小不同,也會有不同數量的水車式增氧機,究竟什麼形式的水車會有較佳的增氧效果呢?我們自行設計製作了水車打水相關的裝置進行模擬實驗,結果發現:在相同電力的條件下,吃水深度不可太深(20mm)、葉輪葉片數量為8片、葉片長度較短(30mm)、葉片寬度不可太寬(20mm)、且葉片上有孔洞(9個直徑5mm的圓孔),可以得到較高較遠的水花,落入水中產生的氣泡會較深,葉輪後方的流速也能較快;而在水車葉輪後方加裝導流管,可將水面溶氧量較高的水導流至較深的水域,加上可移動旋轉式水車增氧機的設計,可提升26.67%的增氧效能,更可減少同一養殖池水車的數量。

虛擬實鏡~安德遜蠅虎撲食模式

安德遜蠅虎(Hasarius adansoni)撲食行為與一般蜘蛛與眾不同,引起我們研究的好奇心。我們以(1)文獻探討法(2)田野調查法(3)飼養箱觀測法(4)捕捉法(5)攀緣線觀測法(6)色光控制觀測法(7)限定空間鏡像觀測法(8)數位虛擬觀測法研究蠅虎。我們發現:(一)校園中有四種蠅虎(二)它會壓縮身體穿過細縫,多毛,怕水,有頭、胸、腹。(三)它喜歡深色物體,會躲在暗處;不在潮濕處織網,會織在陰暗、避風雨的地方(四)它有三種成功撲食模式(五)色光會影響它的撲食行為(六)它會撲食虛擬化獵物(七)它在限定空間的鏡像中撲食會受影響(八)它的撲食模式會受數位虛擬情境影響。安德遜蠅虎撲食行為研究很有趣,我們希望能繼續這種科學研究。

還以顏色-百年預彩工法

放眼看去台灣的建築結構外觀,大部分都是以磁磚、玻璃惟幕或者是油漆為主,因此外觀的色彩有限,為了擴大台灣建築色彩生活美學、想像空間與環境美化,創造在地建築人文景觀,運用不同色彩的搭配,使混凝土建築物外觀不再只是單調素材,令人覺得枯燥乏味,而是能與光線能量結合,使人耳目一新的色彩。對於無法使用水泥漆、磁磚或不易維護場所非常適合。本研究以建築傳統工法加以改良,水泥砂漿、混凝土中加入色料,使結構體色彩豐富,並探討後續抗壓、抗拉強度、耐久性、耐光、耐氣候潮濕變化……等問題,期許能節省人力、時間、降低成本,以提高工作效率,減短施工工期,如果建築物能夠多樣化、色彩更豐富,相信台灣的建築業會更加多彩多姿。

「細」水長「留」-設計出好管理又有趣的花盆

室內植栽能美化環境淨化空氣品質,而土壤濕度是影響植物存活的主因,故了解溼度對植物生長的影響及如何讓植物在節省人、物力下,使用自動化吸水花盆將室內植物照顧好的研究是很有價值的。 為開發第一代吸水花盆設計五個實驗,發現吸水花盆能依植物所需供水,利於土壤保水性,使植物生長良好延長加水間隔天數,不需每天加水是方便又省水的好花盆,又因久不需加水易使人忘記,需製作有自動警示能力的吸水花盆。第二代及第三代吸水花盆雖克服電解水及線材過長訊號漸弱的問題;但又發現房間數多情形下,易忽略警示的問題。最後,研發出有趣的第四代吸水花盆,能依植物所需供水,並在缺水時自動發送E-mail,能幫助輕鬆管理家中盆栽植物讓生活更方便!

大力士挖糞圖強-探討糞金龜推糞行為之模式

本研究主要以台灣較為常見的推糞金龜(Paragymnopleurus ambiguus)作為研究的對象。結果得知初完成的糞球為一個不完整的球體模樣,而且是類似一個外角30∘,內角150∘的正12邊形,經過推行滾動才逐漸形成一個像圓形的糞球。雄糞金龜體型雖然比雌糞金龜短小,但後腳較長,可以舉起比自己重22.8倍的糞球,甚至比自己重122倍重的糞塊,計算體長與後腳長間的異速生長程度,發現異速生長指數為0.2623、 r=0.4249>0為正相關直線,所以推測,後腳較長的雄糞金龜有能力可以推動較重或較大的糞球。另外不管在平坦地面或者要跨越障礙推動糞球,走越遠,所作的功越大,糞球越重、要舉起糞球,所需的能量與施的力也就必須越大,最後才能將糞球推到沒有干擾的自己居住的巢穴中。

蛹結同心

我們透過觀察淡紋青斑蝶幼蟲及蛹的生長環境,並觀察牠們的寄主植物,探討蛹體的顏色會隨周遭環境而變色及蛹的絲墊所能承載的重量,推論幼蟲化蛹時也有省力的科學概念,並驗證絲墊與附著物所夾的角度30°會比所夾的角度90°,能承載大於1倍以上的重量及大自然的抗力。蛹的絲墊黏著力強,抗拉強度大於3M掛勾,經過4個月的風雨侵襲,絲墊仍能保有原來的負荷力。 前蛹期掉落的幼蟲,依舊能靠身體的蠕動而成蛹。即將羽化的蛹,不慎掉落,可藉由蛹體尾部的破洞突破蛹殼及外力的協助,成功羽化。羽化出蛹殼的蝶,尾部被絲墊黏住了,無法及時把體液流到翅脈,翅膀畸形,即失去飛行的能力。

粉紅PaPaGo

本實驗目標要研發避免碰到粉筆灰的清粉筆溝粉筆灰工具。我們先調查全校各班如何清掃粉筆溝?粉筆溝的材質?做出以下實驗:比較大小傳動齒輪的載重效果、車子重心影響、比較哪一種清掃工具可以清掃較多的粉筆灰、比較哪一種粉紅PaPaGo可以在粉筆溝內清掃較多粉筆灰?經過改良研發出來的第二代粉紅PaPaGo 是大傳動齒輪、後驅自走車搭配油漆刷,可以有最佳的清掃粉筆灰效果。

躍動~水中上升氣泡左右振盪之探討

因為喝汽水而引發的好奇心,開始了這次的實驗,我們為了觀察氣泡上升時左右振盪的變化而設計了氣泡保存器,可以在水中釋放不同直徑的氣泡,使實驗順利進行,經由實驗我們觀察到氣泡上升時左右振盪的振幅與氣泡的直徑有密切的關係,而氣泡在左右振盪時產生的形變,也是我們第一次留意到的獨特風景。

圓舞曲-婆羅摩笈多定理推廣至圓或橢圓內接多邊形中之探討

圓內接四邊形有一個幾何定理:若圓內接四邊形的兩對角線相互垂直,則連接對角線交點與一邊中點的連線垂直於對邊,稱為婆羅摩笈多定理。 本作品將圓內接四邊形推廣至圓或橢圓內接多邊形的情形,定義其多邊形中若滿足「連接兩垂直對角線交點與一邊中點的連線垂直於對邊,同時連接同一邊垂足點的連線過對邊的中點」,則稱此多邊形為婆羅摩笈多多邊形。 先由兩圓相交關係來建構婆羅摩笈多四邊形,接著從圓內接正多邊形來探討婆羅摩笈多多邊形的建構原則,推導出其邊數及共圓性質,進一步推導出圓內接多邊形的情形。最後探討橢圓內接菱形、鳶形及正方形是否存在婆羅摩笈多定理及其幾何性質,再推廣至橢圓內接多邊形的情形。