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佳作

乳果成真—當乳酸菌和果聚醣遇上麵包

本研究主要探討乳酸菌及果聚醣的添加對麵包品質的影響。結果顯示乳酸菌發酵麵糰產生有機酸、增加麵包體積及降低麵糰pH值致延遲發黴之功能。添加果聚醣可在不影響其香氣下,具有減少麵包掉屑、降低水活性、增加麵包保水性、組織結構變化較小及延長麵包老化之優點。另在硬度、彈性、咀嚼性及膠著性較低,黏聚性及回復性較高。經GC/MS分析後乳酸菌發酵之樣品可分析出acetic acid,市售乳酸菌分析出較多風味化合物與品評結果一致。鱸魚腸道分離之乳酸菌亦具一般乳酸菌之功能。

君子“號球”

本次研究的靈感來自於2011年亞太數學奧林匹亞競賽初選考題中:「將10個箱子編號為1 , 2 , 3 , … , 10,另將10個球編號為1 , 2 , 3 , … , 10。今規定編號i的球只能放入編號1 , 2 , 3 , … , i的箱子 , i = 1 , 2 , 3 , … , 10。求恰有一個空箱子的放球方法數?」 此報告由原題向外延伸,運用「遞迴數列」與「排列組合」找出關係,從10個箱子空任一個箱子的總方法數,推廣到m個箱子空任n個箱子的總方法數,其結果與Euler's triangle相符。最後也將限制條件加以改變,包括奇偶數、改變球數與限制容球數,並討論其解法。

廢熱不廢晶來電

日常生活中有許多活動會產生熱能,這些熱大多直接散失掉,沒有被完全利用,例如:烹煮食物、烤肉等產生的熱。本研究在探討如何回收這些廢熱,以致冷晶片為工具進行溫差發電,並結合3D列印與雷射切割技術,自製發電箱與電器用品進行實際的生活運用。致冷晶片是利用熱端和冷端的溫度差來發電,針對熱端,探討了不同熱源的回收以及保溫的方式,包括材質和裝置;針對冷端,探討了散熱的方式和裝置。並依據不同廢熱的特性,研發出四種廢熱溫差發電裝置,包含太陽熱、熱湯熱、蒸汽熱、火源熱(以石頭蓄熱)等。最後更研發出整合型廢熱發電箱以驅動自製的電器用品,包括風扇、夜燈、攪拌器、食物解凍器,並可對手機充電,使廢熱不再廢而無用。

轉吧!毛髮溼度計

利用溼度計的轉動,找出影響毛髮長度改變的因素與各種分子有著什麼密不可分的關係,並試著推廣至其他研究實驗中。

我們的含羞草會伸懶腰-含羞草的輕微擺動現象及不同環境下的反應研究

本實驗主要在發現與證實含羞草在未受觸發、未進入睡眠狀態下,輕微的運動情形,我們稱之為「伸懶腰運動」。藉由自行研發、製作小機器(以下稱為「快門手指」)的幫助,本實驗發現了含羞草不易被人發覺的輕微搖擺運動,而且在給予光線照射的情形下,含羞草會改變睡眠運動的時間,光的顏色不同,改變的程度也不同。其他如含羞草在充滿煙的環境中的表現、不同水質種植的含羞草生長情形、觸發之後的復原時間、處於不同聲音環境中的不同搖擺狀況、碰觸酸鹼溶液的反應…亦有探討。

面面俱到—n邊形之面積最大、極小值

由我們所學三角形的『邊長關係』、『全等性質』、『面積公式』,進而討論到四邊形、n邊形。並利用逐步推理的方式,由特殊四邊形推到一般四邊形的面積公式,而從一般四邊形公式可知圓內接四邊形為最大,越退化成三角形或一直線時面積越小。最後依我們的研究方式推測n邊形給定邊長之最大面積範圍及面積極小值。

多邊形與二條水平平行線所截出的上下二個圖形其周長和之探討

由AMPO 的題目「設ABCD 是一張長為a 的正方形的紙片。平面上有二平行直線L1,L2,其間隔之長也是a 。將正方形的紙片置於平面上,使AB,AD兩邊分別交L1於E 和F 兩點;同時CB,CD 兩點分別交L2於G 和H 兩點。設ΔAEF 和ΔCGH的周長分別是m1 和m2 。試證不論正方形ABCD如何擺,m1+m2是一個常數。」展開這趟充滿挫折、振奮、驚喜…五味雜陳的研究之旅,過程雖然艱辛,卻也帶給我們無限的成就感與更敏銳的觀察力。 我們的研究內容為多邊形與二條水平平行線所截出上下二個圖形其周長和之探討。一開始我們與在課本相似形單元時老師所問的問題連結並依此做猜想,再利用簡單的圖形基本性質做特殊化的驗證。當完成了原題目(正方形)的證明之後我們又繼續利用GSP 做輔助去尋找是否有其他的圖形也能擁有如此漂亮的性質?接著我們將研究分成兩大方向:1.奇數邊多邊形2.偶數邊多邊形的探討。 首先完成了所有奇數邊多邊形所能符合的條件討論與結果。接著又著手於偶數邊多邊形的探討:從正六、正八、正十、正十二邊形的研究中我們觀察出似乎按照某種方式去排放的話可以推廣至所有的偶數邊正多邊形使得它們都能像原題目那樣有著令人驚豔的結果呈現出來。 最後我們要對於先前所觀察猜測的部分做一完整的驗證:將所有偶數邊正多邊形分成兩大類1. n=4k, k?N 2. n=4k+2, k?N 完成研究討論。至此我們已經完整的將全部的多邊形與二條平行線截出二個三角形時的所有情況討論完畢,並且成功的推導出了正n 邊形的適用公式。

螢光棒的驚鴻一瞥

市售螢光棒琳瑯滿目,其棒身主體分有內、外兩管:內管填裝強氧化劑,外管則有螢光發光物種及染料,而螢光棒的發光時間約12 小時。一般廠商會將氧化劑放入內管,一壓迫內管便將將螢光物種激發而放出能量,此能量以光的形式放出即是螢光棒的發光原理。而我們實驗中無意發現添加一些化學物質例如氨水及含有胺基的化合物等,使螢光棒的發光現象改變,使螢光棒的發光如同曇花一現般的光亮,令人驚艷。

風塵僕僕、阻礙重重─自製風阻測定實驗

現實生活中難免少不了摩擦力,但流體-尤其是氣體─所造成的摩擦阻力卻往往被忽略。丹麥物理學家斯托克(Stokes)推導出當「球體」在高黏滯性流體中均勻運動且滿足低雷諾耳數(Reynolds Number)的條件時小球所受的阻力為 6πrηv。我們由此實驗獲得靈感,希望找到「圓柱體」在穩定流體中所受的阻力關係式。我們以圓柱體當待測物,並假設兩種可能的變因,分別為圓柱體底面半徑和圓柱體長度。然後設計實驗將條件不同的圓柱體以棉線連接,吊在壓克力中空管中,另一端繞過阿特午機,綁上砝碼,置於有防風櫥(防止氣流干擾)的電子秤上(電子秤須先歸零),以固定的風速從壓克力管下方吹送,穩定之後,紀錄電子秤上所增加的讀數。該讀數即為該金屬圓柱所受的阻力。另外取同樣的金屬球數顆,假設兩種可能的阻力變因,改變兩球的間距以及固定間距時球的數目。然後依照上述步驟測定金屬球所受的總阻力。經多次的實驗,分析所測量的資料,我們可觀察出待測物所受的阻力與某些變因有關。

200 多年前生活智慧大公開-探討鹿港『曲巷冬晴』防風科學之玄機

本研究可以說是從「巷道來風」研究探索彰化鹿港的「九曲巷」的建築之玄機及「曲巷冬晴」的生活智慧。從發現兩邊高樓聳立,風力突然會變大,經詳細穿梭大街小巷注意觀察,發現在不同的地點,風力大小的確會有不同,對風為什麼會變大變小?是否受高樓的影響?略有所得,為了進一步解開此謎,首先從設計製作風力計開始進而設計6個實驗來驗證風撞到建築物後流動特性及各種型態的巷道會產生不同風分佈情形及風力變化情形;進而探討巷道建物高低、巷道寬窄、長短對風力強弱,風力流動情形,及巷道風通過連續彎道對風力變化的情形。同時從網站資料得知彰化鹿港的風情--「曲巷冬晴」。為了進一步瞭解「九曲巷」的生活智慧,特地到鹿港的「全盛巷」實地觀察、實測,研究--------。使大家對鹿港的特色及二百多年前防風建築科學有更進一步的認識。總而言之,在二百多年前,鹿港為了阻擋冬季強烈的海風(九降風),巷道設計採用T 型交叉方式,狹窄多折,建築房屋每建十間左右,巷道便一曲,這樣便能斷風沙,釀造春暖,連現代建築師對先民的建築科學都嘖嘖稱奇。