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佳作

從林邊溪地下伏流看二峰圳的神奇

二峰圳當初在日本時代,由日本工程師鳥居信平先生,為了台糖灌溉需要所建造的工程。林邊溪來義段到處是粗碎頁岩礫石地質,容易滲水成伏流,又有坡度,所以適合建地下水庫。二峰圳分成梯形堰堤廊道、拱形隧道與半圓形集水暗渠隧道、方形進水塔、導水系統。運用地勢高低落差原理來作導水,一點都不必用到電力。今年二峰圳在十月份出水量每秒約7.8立方公尺的潔淨水,最乾旱的二、三月還可出水每秒約1.3立方公尺,如果在雨季出水量肯定會更多。高屏各溪流地質都很類似:砂、礫、硬頁岩、板岩等等。進入山區,每條河川的水量土質坡度,條件幾乎都比二峰圳段優越,如不建水庫,可考慮多建幾座二峰圳,來解決大高雄與屏東縣飲水問題。

自製Arduino比色計

本研究利用單晶片微控制器Arduino、色彩感測器 TCS3200、散光型白光LED、電阻、電容、電晶體、筆記型電腦等器材製作出一簡易的比色計。先透過限流電阻及補償電容的更換交叉測試,尋找到系統所能提供最穩定光源的組合,然後利用一些已知濃度溶液的紅色、綠色、藍色、強度偵測值,用多元多項式迴歸分析法尋找出該溶液的最佳濃度估測函數,以後只要測得未知濃度溶液的偵測值,即可以此估測函數計算出該溶液的濃度。經由硫酸銅及硫氫鐵離子等溶液的實際測試,平均的估測誤差分別為2.75%及3.77%,可見我們自製的比色計確實精確有效。

超級大蛤命,探索文蛤趣!

本研究以文獻探討及實驗觀察法了解文蛤體型、舉起重物能力及出入水行為,探討不同保存條件對文蛤的影響。研究發現文蛤殼寬、高、長有規律,體重與體型大小有關。文蛤被重物壓著也能打開雙殼,舉起體重十幾倍至三十倍的重物,正面舉重能力比反面強。文蛤入水管也會噴水,反面朝上時入水管噴水次數特別多。文蛤不同部位互敲聲音不同,以B區(圖13)互敲較容易分辨死活。文蛤聲音在死亡過程中逐漸產生變化,發臭前可聽出聲音漸低,死文蛤頻譜圖低頻區信噪比變大,而且可能有些高頻聲音會消失。文蛤在死亡前體重會減輕,有些會出現重覆開合的行為。低溫有利文蛤保存,若有水,有沒有換水也有不同影響。

行星凌日的黑滴效應探討

本實驗的目的在探討凌日時的黑滴效應。實驗以投影機在螢幕上投射出亮區模擬太陽,以保麗龍球模擬內行星橫越太陽表面,以相機作為觀測記錄器材,結果發現在內行星與太陽的第二及第三次接觸時會有黑滴現象。黑滴效應在光源顏色越接近紅色、拍攝相機的光圈值越小越明顯、相機對焦比實際值越小越明顯;光源的明亮度對黑滴效應沒有顯著影響。金星大氣、地球大氣不是造成黑滴現象的主因,而影響黑滴效應的因素與光的繞射相同。實驗結果發現,黑滴效應的成因主要發生在觀測的器材上。

我開『窗』你納『涼』--探討不同形式溫室屋頂與其開窗位置的降溫能力--

一、降溫率好壞受屋頂形狀和窗口位置有關。山形和斜頂式頂高較矮、角度大的屋頂,降溫率較好。風場分析得知對開迎風面和背風面窗口,風速較大。因屋頂角度平緩,可能有伯努力效應形成,使它降溫好。 二、圓拱型屋頂並非弧型越圓越好,頂高16cm頂開上下層的降溫效果好,增高或降低都會影響降溫率。 三、以小風車圈數測量屋頂上方風場變化,推測溫室氣流走向。圓拱型頂高16cm頂開的窗口正上方3cm的轉速最快,即該處有個低壓中心,容易帶走熱空氣。山形150度對開平均降溫率比其更好,但是下層的降溫效果不如圓拱型頂高16cm頂開。 四、(一)平均降溫率最佳的三名:山形9cm對開>圓拱型16cm頂開>圓拱型9cm對開。 (二)上下層降溫率最一致的是圓拱型16cm頂開。

「聲」林「知」王-探討不同聲音對於反應時間及記憶力之影響

本實驗旨在探討聲音對人類注意力以及記憶力的影響,並藉此提高學習效率以及學習表現。我們以自編問卷調查國中生對於聲音的聆聽習慣及看法,隨後以4種類型的音樂和3種語言的廣播,針對30位同學進行注意力、數串及圖像記憶力實驗。研究結果指出:(1)注意力部分,古典樂相較於對照組縮短了反應時間,而廣播皆縮短反應時間,其中以英文、泰文顯著縮短。(2)數串記憶力中,抒情樂可提高答對率並加快反應時間;搖滾樂則會降低答對率。英文廣播對反應時間與數串答對率皆有正向影響。(3)圖像記憶力中,三種廣播皆無顯著影響。以相關性分析學業成績與各實驗數據可知學業成績與古典樂的反應時間呈負相關(p=.026)。由上述結果可知,聲音對學業表現可產生正向影響。

多面體之外接球

研究各多面體在哪些條件下才會有外接球。我們探討出以下三種類型:一、不需要檢驗法的,某些多面體是全部皆有外接球,如:四面體、圓錐、類圓錐(請參考:肆、研究過程中的定義)、圓柱。二、有些是有兩種檢驗法,檢驗它是否有外接球,二種檢驗法,只須取其中一個檢驗即可,因為一個成立,另一個也就成立,只須選擇較易檢驗的即可,此種的有:a-類三角柱(請參考:肆、研究過程中的定義)、a-六面體。三、還有一類是我們目前只找出一種檢驗法的,如:b-類三角柱(請參考:肆、研究過程中的定義)、類圓柱、b-六面體、四角錐。以上的檢驗法,在數學上是屬於充分且必要的,若不滿足任一檢驗法,此多面體即沒有外接球。

會呼吸的梳子壩?! ~華山土石流整治實察與透砂率探究

我們先從梳子壩的認識與華山探勘著手,實察地質、梳子壩防治工法與嵙角溪野溪 (第一部分)。模擬土石流研究梳子壩在不同水量及砂量的透石、砂效果(實驗一、二),發現梳子壩後方的砂不易透出(實驗三)。接著我們模擬已淤積砂和石的壩體持續沖水,加入粒徑較大的碎石,透砂率明顯降低,找到了梳子壩輸砂的盲點,並推理縫隙模型(實驗四)。為了降淤,我們追加模擬鋼管壩實驗,以相同條件沖水與降壩體,發現鋼管壩抵擋土石流,後續可讓淤積的壩體透砂透石,實驗數據顯示比對梳子壩效果好太多;另外藉著降低壩體運作模式,結果能清空壩前土石。期待真實防治工法也能多採取此模式,讓整治的溪流自然降淤高,恢復到流暢的野溪型態(實驗五)。

符合風景照片觀看感覺之音樂產生器

本研究結合文獻資料及個人創意,探討圖片轉換音樂的可能性。由本研究撰寫而成的軟體,可藉由使用者的問答,及圖片特徵的擷取,搭配建構好的樂句資料庫,成功產生具有悅耳性、圖片貼切性的創新音樂。

站在Escher的肩膀上──平面及空間中的密鋪圖形設計

本研究以荷蘭籍的藝術家M.C. Escher繪製的密鋪圖樣作為出發點,接著研究以正三角形、正方形和正六邊形為基本單位的磁磚設計方法。首先利用4種等量變換(Isometry)推論出三種基本形狀分別有4、5、7種邊作用方式,再利用「群」(Group)表示邊作用,進一步窮舉出可密鋪的設計方法分別為3、10、4種。配合上述理論,找出一套演算法判定磁磚之密鋪性以及密鋪類型。再者,探討將邊封閉而形成有限平面的「窗框」系列磁磚密鋪的特性;接著延伸到有限曲面上,如:環面、圓柱曲面及著名的莫比紙圈,並找出製圖方法;再拓展到空間中,對正多面體,以及利用正立方體為單位,進行立體的密鋪;再透過程式構築一個更為簡易的分析平台。利用上述的結論,學習者可以輕鬆製作新圖樣。