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佳作

論木塊堆疊的最長延伸值

堆磚塊問題的最長延伸值在150年來普遍的被探討,甚至也出現在我國的物理課本當中。然而在我們的特殊堆疊之下,發現最大延伸值或許可以延長。在過去等寬等質量磚塊的堆疊中,所有磚塊皆遵循上面n塊的總質心位在第n+1塊的右邊緣正上方。但是,我們可以跳脫原本「只能向右延伸」的框架,有計畫地其中某幾塊向左排列。這些延長值的範圍可以透過函數的歛散來解釋。 我們也探討如何堆疊不同長度及質量的磚塊而得最長延伸值。我們以不同順序堆疊磚塊,並且同樣透過典型方法及特殊方法來討論,並且由上到下以數列來描述不同長度木塊的擺設順序,由此討論可能的最大延伸值,並寫成數學式,用於計算每層磚的不同長度的最大懸伸。

探討空氣鳳梨吸收鹽類的構造與運輸鹽類的機制

本研究主要探討空氣鳳梨吸收與運輸鹽類的機制。首先,製作空氣鳳梨石蠟包埋玻片以觀察其表皮和內部構造。再來,分別以浸濕硝酸鉀水溶液的棉花包覆葉子不同部位,和對空氣鳳梨噴灑不同濃度的硝酸鉀水溶液,觀察空氣鳳梨在短時間內(1-3小時)與長時間下(14天)運輸硝酸鉀的情形。本研究發現:毛狀體是空氣鳳梨吸收鹽類的構造;空氣鳳梨吸收硝酸鉀後,短時間內會將其由高往低濃度區域運輸;長時間下硝酸鉀則由葉基部向尖端運輸,以抵抗高鹽逆境。最後,本研究提出空氣鳳梨運輸鹽類的路徑為:溶於水中的鹽類經由毛狀體進到植物體內,透過水的蒸散拉力將鹽類由葉基部運輸至尖端。未來,希望能以空氣鳳梨作為檢測環境汙染物與酸雨的指標性植物。

雙滾軸間的摩擦振盪

一次生活中的經驗促成了這一次的研究,我們探討了在不同狀況下(如:管重、管長、轉速、動摩擦係數、滾筒間的距離…。) PVC管的運動狀況。進而發現,理論與真實的差距,在真實情況,PVC管並不會是不斷在做S.H.M.,而是逐漸衰減,於是我們順水推舟,開始向PVC管的衰減率進行研究。最後,我們發現,管重、管長、轉速均不會影響PVC管的週期,與其相關的是接觸面間的動摩擦係數及滾筒間的距離。而後,再將結果與模擬進行比較,分析其差異之影響因素。

深呼吸--孑孓與搖蚊幼蟲如何在水中呼吸和閉氣

水蟲呼吸主要透過氣管系統,新近發現透過血紅蛋白的機制可在缺氧環境中提高獲氧。戶外調查記錄8種孑孓和1類搖蚊幼蟲,室內錄影觀察發現孑孓和搖蚊幼蟲活動有明顯分層。量測呼吸管、氣管長度和氣泡大小,顯示其與孑孓在水中分布位置沒有顯著差異,但閉氣與氣管長度高度相關。竹生翠蚊、白腹叢蚊幼蟲和搖蚊幼蟲長時間停留水體底層;反觀家蚊、斑蚊則反覆上下移動至水表面呼吸。本研究假設底層活動的孑孓與搖蚊幼蟲具備類似的血紅蛋白呼吸機制以獲得氧氣,顯微鏡下觀察發現白腹叢蚊幼蟲幾丁質外殼內側充滿紅色素點狀物,且隨著調控富氧與缺氧而有色澤變化。現階段已成功增幅6種蚊幼蟲的血紅蛋白基因,未來將釐清血紅蛋白在孑孓呼吸所扮演的角色。

「藺」能刮目相看

關於家鄉特產「藺草蓆」的研究資料很少,因此我們決定探討有關藺草的特性與藺草編在生活中的應用。本研究顯示:一、高濕度密閉空間的實驗裝置中,不同草編的吸濕效果:藺草編稻草編燈芯草編亞麻草編。藺草編在吸濕飽和狀態下,每克可吸0.99克的水量,可以烤箱烘烤方式回復吸濕能力。二、藺草編熱傳導能力低,具有隔熱、保溫效果;編織品鏤空可以散熱;使用編織籃可使便當盒有2〜3℃的保溫效果,且在兩層草編間加棉布層可再提升1〜1.5℃的效果。三、擺放曝曬過的藺草4小時,對蚊子有35〜40%的驅離率;再以烤箱烘烤後,可使驅離率提高至45〜60%。四、了解藺草的特性,可以正確有效的使用,並開發更具價值的生活產品。

珊珊來池~潮池珊瑚復育與觀測研究

我們選定兩處徒步可到的潮池進行研究,各放入兩個復育磚(垂直、平行海岸各一),從108年10月至109年4月,不定期到潮池觀察,再進行潮池A(面積較大、離海蝕平台邊緣距離較遠)、B(面積較小、離海蝕平台邊緣距離較近)的數據分析。 得到以下結論: 一、潮池可做為珊瑚復育的場域。 二、潮池A在珊瑚存活率、成長體積皆優於潮池B。 三、投放方向平行海岸的復育磚,珊瑚存活率優於垂直海岸;珊瑚成長體積則為垂直海岸優於平行海岸。 四、珊瑚株離水面距離與珊瑚存活率的關係探討,下排(復育磚底層)和中排在珊瑚存活率優於上排;成長體積指標部份,中排優於下排,下排略優於上排。 五、利用Coral watch監測珊瑚健康度,發現愈健康的珊瑚,體積成長愈快。

天涼了,呵口暖氣在掌心 ―探討吹氣、呵氣造成溫度差異的因素

本實驗為探討造成吹氣與呵氣溫度差異的主要因素。不論是呵氣還是吹氣,氣體同樣由體內排出,但天冷時我們會選擇呵氣在掌心,感受相比吹氣更溫暖。根據前人研究,溫度差主要來自於「氣體絕熱膨脹造成的溫度下降」和「白努利定律造成的氣流捲入」。本研究模擬人類呼吸系統,依照人體生理控制氣流的總量、流速、氣壓差、溫度和濕度。實驗結果顯示,絕熱膨脹效應和氣流捲入效應並非是影響溫度差異最大的原因。在本實驗中,絕熱膨脹混和白努利定律造成的影響,至多使吹氣與呵氣相差0.7℃,再加上水氣造成的效應可使吹氣與呵氣相差1.7℃。因此,我們推論水氣是造成吹氣與呵氣溫差的最主要原因。

太陽能電磁機

在現今以綠能為主流的時代,而其中就包含了太陽能發電,但因傳統的太陽能發電只能有陽光出現時所產出的熱能才能使其發電,然而在夜晚時因熱能不足而無法運作,儘管所發出的電極為可觀,但相對所產出的電量極為不穩定。相較之下,太陽能發電機在陽光較弱時也可運作。假設將太陽能發電機運用在一般家庭上,只需要家中微弱的光源就能讓太陽能發電機產生電能,如果能充分運用平時家中消耗的光源來提升綠色能源的增加,對能源危機有正面的幫助,雖然其裝置所產出的電量較小,但僅需要微弱的光源即可使其運作,這樣類永動的概念所產出的而外電能,能加以運用會有很多而外的附加價值。

墩的好—柔性葉片環圈預防橋墩周圍侵蝕之相關探討

本研究主要目的為探討柔性葉片環圈是否能有效減緩橋墩周圍侵蝕,並在何種條件下效果最佳;本研究運用自製的水道模型,等比例縮小碧潭大橋及柔性葉片保護工,設置不同的葉片形狀、不同環圈排列方式及三角形排列時不同的頂角,會對流速、橋墩周圍侵蝕及周邊地形造成何種影響,最後拿實驗中最好的比例來和消波塊比較效果。 由研究結果可知,柔性葉片環圈能有效減緩橋墩周圍侵蝕,且當選用三角形的葉片時,其效果較佳,而安置環圈時,將其排成頂角面對水流的三角形,成果較佳,且其成效也較消波塊好,推測可能可以產生分流的效果;叧三角形排列的夾角,應與橋墩之間存在特定比例關係,而非越大越好或越小越好,以結果來看,60度夾角最佳。

「藻」到「白」頭~綠藻(礁膜)褪白探究

在校訂課程清洗「遛海菜(礁膜)」時,耆老說沾染到露水的礁膜會變白,因這句話展開這次的研究。 我們探討不同來源水、日照、紫外線燈照、溫度、脫水時間等變因,再利用手機光譜儀與ImageJ軟體分析,得到以下結論: 一、浸泡過海水的葉綠素萃取液優於其它來源的水,其餘各來源水的差距不大,所有淡水接觸皆易造成礁膜褪白,並非僅有露水。 二、日照會影響礁膜褪白,紫外線對褪白的影響勝於日照;此外,以碘液檢測澱粉反應亦可是檢測指標。 三、氣溫對於礁膜褪白並無影響。 四、以海水清洗,脫水時間對於礁膜褪白無明顯影響;但以自來水清洗,脫水能明顯改善礁膜褪白。 五、澎湖日常清洗礁膜的方法,以海水清洗時,礁膜較不易褪白,優於自來水。