佳作

我們利用雷射光測量微小位移的方法，配合太陽能板及電腦，組合成弦振動的量測系統，以 Gold Wave 軟體把訊號展開來分析聲音的頻率、音量、音色。我們驗證了弦振動頻率與弦長成反比，弦越緊、越細則弦振動頻率越高，藉由調整弦長可容易的找出音階。我們發現振幅越大音量越大，在相同力量撥弦下，弦越長、越鬆、越細所撥弦的振幅會越大，音量也就越大。此外，我們研究發現同樣的弦音色會相同，音色是由基音及幾個泛音所組成的。最後，我們利用研究結果，設計了一些光通訊系統裝置。

本實驗共解剖31條吳郭魚。魚鰓共有八片鰓瓣，而且鰓區與嘴巴相連通。其中鰓瓣的鰓\r 絲是交換氣體的場所，在顯微鏡下也觀察到鰓絲有血管分布，表面排列眾多突出的鰓小葉，\r 可以增加呼吸的表面積。以平均體重534 公克的吳郭魚來說，八片鰓瓣約含有2516 根鰓絲，\r 每根鰓絲長度平均為1.25 公分，鰓小葉的總數約74 萬個，所構成的魚鰓總表面積可達12 萬\r 平方毫米，相當於A3 紙張大小。魚的鰓蓋運動主要是藉由嘴巴與鰓蓋的交替開閉所產生的\r 壓力變化，造成水往單方向流動，水從嘴巴流入鰓區，然後在鰓區進行氣體交換，接著水從\r 鰓蓋處流出魚體。吳郭魚的鰓蓋運動速率每分鐘平均為66 次，其耗氧速率平均為0.7041（毫\r 克/公斤-小時），其鰓蓋運動速率與耗氧速率會受到溫度、酸鹼度及鹽度的影響而有所差異。

有一次，我們看到社會老師在彈吉他，一看到吉他有著葫蘆狀的大肚子，我們就想說，為什麼吉他是葫蘆狀呢？難道不能有其他的形狀嗎？因此，我們就想要來研究肚裡有什麼奧秘。透過不同的形狀、體積、厚度、材質、開洞的大小及位置、蜂鳴器力道、骨棒排列方式等實驗中，瞭解這些因素對音箱會有不同的影響力。親手作音箱，了解原來樂器的肚子裡蘊藏許多不為人知的秘密

本次科展我們主要針對自來水硬度做探討，經過網路搜尋多時，硬度的檢測都利用滴定法，但是因滴定藥劑學校沒有，購買也不便宜，所以我們突發奇想，乾脆直接把水煮乾，鍋垢不就產生了，再扣掉空瓶質量，就可以得到鍋垢產量。實驗開始進行後，除了學校自來水與飲水機的水，附近幾個有名的取水點我們也去拿水。最後在老師的二手老車支援下，我們決定擴大研究範圍，由苗栗縣竹南火車站開始，將山線與海線每個火車站的自來水，都取回實驗室，測完酸鹼值後，再煮乾 500mL 的水，看看廣大的苗栗縣與台中縣，自來水硬度大小的狀況，也想知道山海分線後，水的硬度是否也跟著有所不同。

本實驗利用喇叭、鉑黑電極、波型產生器、鎖相放大器、及 750 介面卡組合一套系統，此系統可使偵測精密度大幅提升，使得水槽及地表模型尺度變小(40×22×35cm)，因此可節省實驗的成本與時間。筆者在坡度實驗中，發現當深度變化較大時，淺化係數都明顯變大很多。對照台灣沿岸發生海嘯的歷史記載，確實在台灣東北角及西南沿岸等相對於鄰近海溝，相對深度變化較大，都發生較明顯的海嘯危害。反之，東岸(相對深度變化較小)其海嘯波高都非常低。坡度實驗中，坡度較小明顯碎波極限較遠（離岸距離 121.12cm），且在沙灘存在的狀況下，碎波極限更遠（離岸距離 164.73cm）。可見沙灘可保護暴潮侵襲海岸，因為波浪提前於外海處碎波使進入岸邊的波浪不具有嚴重的侵蝕作用，不但可減少景觀上的破壞亦能達到相同的效果且不至於岸邊產生嚴重侵蝕的狀況。最後再藉著硬體系統及電腦 2D 動畫模擬的整合，使我們可方便掌握波浪在不同坡度及位置，其波長及波高變化比，如此有助於預估及說明波浪、暴潮及海嘯隨地形變化的狀況。

在接觸到了驚人的BZ 反應後，我們開始著手研究相關實驗。首先，想藉由改變各種反應物的濃度，看看反應的結果會有什麼差別，並記錄下反應時間的平均差，以求出反應速率，並進而求得「速率定律式」，來了解反應的機制。另外，在一開始便想試試看，能否利用其他化學藥品取代原本的反應物，因為我們當然很希望能找到不同的顏色變化！此外，我們還由阿瑞尼士方程式求出log k 對1/T 的關係圖並求出活化能，驗證了阿瑞尼士方程式在振盪反應上應用的可行性。

本研究是探討風遇到表面粗糙度有差異的球體時，行徑路線的變化並分析分離點的位置。 我們經過線香、蚊香、水霧，最後是以加熱低密度的白蠟油來產生煙霧，並利用電腦風扇、吸管及海綿，製作一個富有整流功能的小型風洞。配合雷射光（加上柱狀玻璃管）來觀察油煙遇到圓形（或球形）表面時的行進路徑。 實驗過程所拍攝的影片經截取、切割後，以軟體「Photoimpact 11」標示出分離點，並量出分離角度。經過許多研究後，我們發現：流體通過物體表面時有分離的現象，當風速越快及表面粗糙，流體愈早分離接觸面，分離角度越小。

每一種車都有他行進的方式，在彈跳車方面，我們研究彈跳車的驅動原理，並發現彈跳車只需依靠我們身體的重力下壓來驅動，使彈跳車前進，配合手和腳，跟著彈跳車的韻律擺動就能前進。透過實驗，我們發現在後輪有彈簧搖桿與無彈簧搖桿的情況下，在 50 公尺的距離，時間可以快上３～４秒。在車子方面也做了一些改良，我們增加一根搖桿及可調式彈簧，隨著人的體重來做調整，也可隨著大人、小孩做調整，讓大人、小孩都能夠輕易使用，並研究如何讓彈跳車更簡便又能更快速去驅動。

Elva J. H. Robinson, Duncan E. Jackson, Mike Holcombe and Francis L. W. Ratnieks(2005)提出尋找食物的螞蟻會在路徑叉口留下微小的氣味記號，提醒同伴「前方找不到食物」，這些氣味對同伴而言相當於告訴他們不用在花力氣再往前走，由此可知螞蟻除了有正向告知同伴食物方向的費洛蒙外，也有負向的費洛蒙(即「不要進去費洛蒙」)。我們為了更深一步了解其作用機制，決定探討同樣的食物來源下，距離的長短是否影響小黃家蟻將「不要進去費洛蒙」放在距離食物比較遠的通道上，實驗結果發現小黃家蟻的確在此種狀況下將「不要進去費洛蒙」施放告知同伴不要白費力氣再往前走了。

此作品研究「若有m個杯子，其中t1個杯子朝上，每次翻轉n個杯子，討論m、n在何條件下，可將m個杯子翻成t2個杯子朝上，且最少翻轉次數為何？其翻轉過程又為何？是否有漢米爾頓路徑及迴路？」我們用數學歸納法和奇、偶數的特性來解決此問題，當翻轉杯數為奇數時，不管原有杯數為何，每個狀態均可翻到且互通；但翻轉杯數為偶數時，其情形則分兩類：杯子朝上的個數為奇數者屬一類，偶數者為另一類，同類可互通，不同類即不互通。而探討最少次數的作法則有別於其他研究，我們把問題轉換成狀態圖，來尋找最短路徑及翻轉流程，且探討此圖是否有Hamiltonian Cycle或Hamiltonian path。此外，我們亦用矩陣討論當翻轉次數固定時，可看出某狀態至某狀態可互通，並可計算其方法數。