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佳作

如影似真的偏轉魔力─科氏力

藉由本研究,我們希望能了解到〝既抽象又難捉摸〞的科氏力與科氏力效應,也期能解開地理或自然課本中的東北季風、西南季風的偏轉之奧妙。本研究裡,有四大摘要著眼點:(1) 教學網路上常出現「北半球的浴盆,放水時水渦流旋轉是逆時針??!!」的討論,就有很多種版本說法與爭論。今我們利用實驗、分析再經巧思設計讓「科氏力」大小並不足以影響小小漩渦的旋轉方向,變成足以影響。(2) 再由數學式去探討,並算出增大t 、ω 、V 三因子皆會使科氏力偏移的效應變的更加明顯點(尤其作用時間更以“平方”成正比地增大)。由此來改良實驗讓科氏力效應變大。(3) 試著從日常生活的大、小尺度(遠、近距離運動)科氏力效應或生活周遭的蛛絲馬跡現象來統計,證明科氏力如影隨形作用在運動的物體上或生物體上。也許小尺度不會有那麼明顯的結果(被科氏力輕微捉弄),但只要我們能仔細地加以觀察,都可從一些「蛛絲馬跡」得到印證。(4) 科氏力其實是科學家假想出來的一種力,是由於地球自轉造成的。我們盡量從〝感覺〞去著手,讓它有點〝不抽象〞。

BlingBling的渦鞭毛藻-塔瑪亞歷山大藻的生物發光

塔瑪亞歷山大藻會受震盪刺激產生生物發光現象。本實驗為探討塔瑪亞歷山大藻的生物發光機制,設計震盪平台結合高感光度數位相機,藉照片紀錄其發光變化情形,並以Photoshop軟體計量各實驗組藻液的螢光亮度。實驗比較了不同細胞密度、刺激模式、光週期變化及光合作用抑制劑對其生物發光的影響。結果得知該藻只在夜間發光,並有跟隨培養期間光週期適應的生物時鐘效應,黑暗期愈長,其維持發光狀態愈久,天亮前自動減低其亮度且在晝間不發光。此外,細胞密度、電擊強度與其受刺激後發出的光強度成正相關、而刺激愈頻繁,亮度驟減愈快,需足夠的時間間隔以恢復應有亮度,推測其與螢光素、螢光酵素及能的消耗、復原有關。因較短光照期或在晝間加入光合作用抑制劑(DCMU)將降低其夜間受激發光的亮度,且與抑制劑濃度有關。

Easy Come,Easy Go!

本研究是利用各種不同的粉末和溶液,來做吸附油污及溶解油污效果的比較。

大漢溪曲流地形探索之旅

大漢溪具有豐富的谷曲流地形,是桃園縣山區景點的一大特色。本研究運用「Google 地球」軟體,截取大漢溪從石門水庫至砂崙子及大漢橋間的衛星照片,進行曲流地形判識,並經由野外考察實地驗證,描繪大漢溪流域曲流地形的分佈情形;探討蜿蜒度、坡度、地質與暴雨侵蝕對曲流地形的影響。發現蜿蜒度越大,交切山腳越豐富;坡度與蜿蜒度成反比,而坡度及地質結構影響曲流型態。此外,蜿蜒度越高的曲流,代表受暴雨侵襲的頻率越高,河流開墾應注意地形的特性,避免在蜿蜒度高的河川地及凹岸開墾,以減少洪泛所造成的損失。

踏步機 好神!

節能減碳一直是全球持續發燒的話題,臺灣研發的「軟實力」更把環保節能的精神發揮得淋漓盡致。我們發揮創意提出結合運動器材與發電模組的構想,透過完整的探究過程,理解基本電學、發電機的結構與追求高發電效能的關鍵。最後付諸實現,巧妙結合好神拖(踩踏式脫水拖把)與踏步機,製作出「好神踏步發電機」。最大功率可達到15瓦特。運動同時不但能支援照明、風扇,也能提供手機、音樂等的電力來源,真的太神了!

熱情噴湃-蒸氣動力噴泉之噴泉效果研究

國語課本中提到「老忠實噴泉是很會逗人神經緊張的……」,不得不讓人聯想到台東在地的資源-溫泉,知本溫泉若能出現一個類似的噴泉,是不是也可招攬個多的遊客(88風災之後遊客減少),因此我們想要探究利用地熱所造成的噴泉是如何形成的,所以我們利用環保器材模擬老忠實噴泉的效果來一探究竟。研究結果發現進水管長度越長、噴水管長度越短的條件下,噴發水柱高度最高。其次空心銅管匝數12圈時噴發水柱高度最高,其次是16圈,最低是8圈;而較粗之空心管所噴發水柱高度最低。進水口越短噴發頻率越高,反之噴水口越短噴發頻率越低。空心銅管越粗,噴發的頻率越低;空心銅管匝數越多,噴發的頻率越低。水溫高低會影響噴發頻率。

萬縷牽(千)絲

我們主要是在研究絲與水之間的相互關係,我們分別觀察蠶絲、蜘蛛絲對水的附著情況,並比較兩者之間的蒸散速率,我們發現兩絲分別測量時,蜘蛛絲上所附著的水珠較多並也較大顆;而蠶絲則較小且較少,蜘蛛絲上水珠的蒸散速率較蠶絲慢。之後我們再將蠶絲、蜘蛛絲放置在一起做水的蒸散實驗,並比較放在一起測量時的附著位置、水珠的大小、蒸散的速率和分開做實驗有什麼區別,我們發現蠶絲和蜘蛛絲放在一起時,附著在兩絲上的水滴都較易被蠶絲給吸附去,但蜘蛛絲上水珠的蒸散速率較蠶絲來的慢,如果不只有附著力對其在作用,那又有甚麼原因會導致如此的現象呢?我們發現蜘蛛絲對水的附著力比蠶絲來的大,但絲的附著力對水的的影響有一定的作用範圍。

Johnny the Random Walker-振動平面上的顆粒運動

顆粒在受垂直振動時有擴散、對流的現象,其中對流的情況較難觀察,但表面的擴散可用影像擷取分析系統來測量。本實驗利用喇叭作為顆粒振動的能量來源,將顆粒放入扁平的壓克力圓盒,再用攝影機、ImageJ作為影像分析系統。同時透過顆粒數目與Γ值(振動台最大加速度與重力加速度的比值)兩種變因,分析兩變因對於擴散係數、平均自由徑及平均自由時間、速率分布的影響,探討顆粒在近似於平面上的運動行為。

氫「氣泡」燃料電池

綠能環保意識抬頭,擁有無污染、單位能量轉換效率高等特性的氫氧燃料電池,常是陪伴在科學家身邊的好題材,但由於電池反應牽涉固、液、氣三態之間的非勻相接觸,所以真正在做實驗時,氫氧燃料電池「高能量轉換效率」的特色並沒有獲得完全發揮,一般研究大多在進行「固相」的電極改造,本研究則對「液相」的電解液進行改良,利用界面活性劑黏稠、易起泡的特性,將界面活性劑與電解質溶液混合,並利用電解時所產生的微小氣泡,氣泡為電解液、氫氣同時存在的狀態。氣泡包覆氫氣、增加電池三相接觸表面積,增加電池效能,並探討不同的溫度、濃度、電解質、氣泡大小是否會影響電池效能的升降,而推論造成上述影響的可能因素,並多方面地輔以佐證。

凍結pm2.5

上一屆作品「pm2.5遠離我」,探討如何藉由通電的金屬網吸附pm2.5,達到約32%的過濾效果,這次利用冷凝的方法來降低pm2.5的濃度;大約可以平均降低63.4%左右;過濾時, 大氣中水氣相對濕度愈大,過濾效果愈好;測量被吸附的水滴中,含有更多空氣中的雜質;最後探討在室溫不冷凝的狀況,只用水過濾,過濾效果仍有37%,這可以減少因為冷凝而耗費的能源。在密閉空間中自然蒸發樟腦油或是薄荷油等,即使氣味濃烈,偵測不到氣味分子的數值,但是加熱使蠟燭蒸發或是燒2張A4紙、線香,都使密閉空間中pm2.5數值飆高至危險值的10倍左右,幸好用水或甘油過濾都能有效降低。