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第二名

光之黑影吸引力—具牛頓光環的LED集魚燈

本研究利用折射與凸透鏡原理,以電腦繪製牛頓環透鏡所需之尺寸,訂做Lens I及Lens II兩組透鏡,整合LED光源,完成具牛頓光環的LED集魚燈具。其中Lens I由內而外為暗環、亮環、暗環、亮環之光型;Lens II則反之。本實驗目的是:為瞭解魚群對水下光線的行為模式,故設計三種實驗(光線明度、特殊光型、顏色敏感度),以觀察魚類在水下對光型的反應行為與習性,繼而提出以特殊光型設計LED集魚燈以取代傳統燈具之建議,以達到節能減碳之目的。本研究發現,當魚群習慣環境中同一強度的光刺激後,便會逐漸的離開強光區,並在明、暗交界處逗留及徘徊,因此,可藉由具牛頓光環之LED集魚燈具,在海下營造出明、暗相間之光型,實現光之黑影吸引力,取代傳統高耗能的集魚燈。

許地球一個不渴的未來-太陽能海水淡化裝置

2015年4月,全台發生嚴重的缺水危機,然而台灣四面環海,年降雨量也不少,照理來說應該要比沙漠國家更不缺水才對。沙漠型的國家(如以色列)都採用海水淡化解決缺水問題,台灣呢? 從最先研究的各種海水淡化的方法,如:逆滲透、多極閃化、電透析法、蒸發法等,而我們選擇了成本最低及製作方法最基本的蒸氣法。 創造出最有效率的蒸氣海淡法便成為了我們這次實驗的目的,從利用酒精燈燃燒過濾海水到利用凸透鏡和凹面鏡及微型凸透鏡(利用太陽能反射)等歷經多次實驗,將蒸氣海淡法提升到兼顧低成本及高效率。

潮間帶的過客—海兔之觀察與研究

海兔是種軟體動物,我們共發現六種海兔,分別為大海兔、眼斑海兔、染斑海兔、端邊海兔、條紋柱唇海兔、長尾柱唇海兔。 每種海兔出現的季節不盡相同,眼斑和染斑海兔會在7月時消失,直到12月時才會出現在潮間帶。大海兔、端邊海兔和長尾柱唇海兔數量不多但到12月後偶爾會看見牠們的蹤跡。書上說條紋柱唇海兔會遷移,因此每年不一定會出現在潮間帶。 圖鑑寫海兔會連鎖交配,但在我們觀察中只有明顯季節性的染斑和眼斑海兔才有連鎖交配的行為,至於條紋柱唇沒有連鎖交配的行為,可能與牠纏繞式的交配姿勢有關。 潮間帶環境千變萬化,即使海兔有強韌的生命力能在這樣的環境下刻苦生存,但還是需要我們共同的愛護,讓牠們有更好的環境。

蚵殼心、離岸情 --探討蚵殼生態人工礁作為離岸堤之可行性研究

本研究實驗探討,海水經過各式消波塊及各種形狀蚵殼生態人工礁,用不同形式排法之離岸堤,來觀察沙灘流失變化及流失量最大值,進而了解離岸堤上消波塊與蚵殼人工礁應如何排列,提高蚵殼生態人工礁來當離岸堤之可行性。 首先自製起波器,波浪週期5秒、沙灘斜角10度來實驗,實驗過程發現,一字堆疊排法離岸堤以協克塊消波效果最好;天允塊一字形、弧形堆疊排法離岸堤效果差不多;分段堆疊離岸堤以協克塊圓形堆疊效果最佳。各式消波塊,離岸距離較近,消波效果較好。 最後協克塊與蚵殼人工礁消波比較,蚵殼人工礁效果較佳,若要以一字排法來當離岸堤,以圓形蚵殼人工礁消波效果最佳,若要以分段排法來當離岸堤,以斜45度橢圓形排法消波效果最佳。

以管窺波--探討壓力波在彈性管中的振盪效應

參考資料二的水錘實驗是探討充水剛性管壓力波的強度及週期;參考資料六的實驗是以距離除以時間求充水軟性管的波速;而高中共鳴空氣柱的實驗為空氣在剛性管中形成駐波,本實驗經由理論分析重新整理後,推論當波動在充填流體的彈性管中產生振盪時,為流體的彈性與管的結構、彈性在徑向上的串聯效應。 本實驗將彈性管充滿水置於木架上,一端接上注射針筒,另一端接上水箱。擠壓注射針筒產生波動,藉由感測器記錄波形讀取振盪時間,改變不同的變因,實驗數據支持理論分析。 最後利用理論計算出空氣在矽膠管共鳴時的波速是由空氣及管共同決定的,故波速小於(331+0.6t) m/s,實驗數據支持此推論,可知形成駐波的頻率,不只與管長有關,也與管徑、管壁厚度、材料有關。

大地的心跳-水平式地震儀製作

因為六上第三單元「大地的奧秘」以及參觀地震博物館的關係,對於地震儀產生濃厚的興趣。我們利用自然科教具、樂高機器人組(Lego Mindstorms EV3)及日常生活中的用品製作自動化地震儀,分別設計重量實驗(3台兩重量最佳)、力道(嚴重力道振幅2.69cm、中等力道1.35cm、輕微力道 0.325cm)、距離實驗(距離45公分振幅2.02cm、距離90公分振幅1.7cm、距離135公分振幅1.58cm)、以及頻率實驗(5級震度下的地震平均振幅0.321667公分、6級震度下的地震平均振幅0.724583公分、7級震度下的地震平均振幅1.430811公分)等實驗檢驗準確性,並分析各組振幅對應地震學原理,發現我們的地震儀可以應用在檢驗地震強度、地震距離、規律震動等情形下,是一臺檢測精密、紀錄數據客觀的地震儀。

馬虎小組的妙探尋兇-解開影響冷製法馬賽手工皂「不成皂體」的關鍵之謎

全班曾用冷製法做馬賽皂,只有我們不成皂體。逐步改變變因解謎:橄欖油過量造成配方中總油鹼比例超過5:1,即鹼量不足,使皂體偏向軟塌不成形發展,但仍成固體;一旦橄欖油失手量達3240克使總油量與總鹼量的比例達10:1,則即使4位組員分別打皂增加人為變異皆可重現當時的不成皂體,甚至再攪拌到Trace入模保溫後仍是不成皂體。實驗數據顯示我們的馬虎造就橄欖油量過多和手動攪拌互相影響使油鹼混合液從入模保溫到開箱晾皂前這段時間的含水量較高。研發暖氣定溫25℃加除溼模擬適當晾皂環境成功縮短晾皂時間。解謎過程出現無法忽略的事實:晾皂期皂體重量減少百分比和pH值的趨勢關係視為肥皂熟成的雙向判斷。意外發現不成皂體的多元面貌值得未來深究。

神奇超距力攪拌器-探討各項影響電磁攪拌器穩定運轉的變因

電磁攪拌器於生活中的運用越來越多,如奶泡機、攪拌杯。網路有分享利用各種回收資源製作的視頻,模仿製作卻發現不能運轉,使我們決定要解開電磁攪拌器穩定運轉的秘密。本研究先模仿網路視頻製作2部攪拌器,找出影響穩定運轉的變因有:馬達性能、旋轉磁鐵的大小與排列、轉盤與攪拌子的距離、攪拌子大小及形狀等。自己設計攪拌器驗證實驗結果。研究發現:增加轉盤的重量提高負載,可以降低馬達的加速度及轉速,搭配厚度5毫米、直徑2或3公分的磁鐵NS並排相吸,形成長度4到6公分長的磁鐵轉盤,再調整旋轉盤上磁鐵與攪拌子的距離,可使2.5公分長的各式商用攪拌子非常穩定的旋轉。利用回收電腦硬碟製作電磁攪拌器,既環保又能化腐朽為神奇。

層層疊疊-雙心多邊形面積的一個有趣性質

本研究從「三角形的面積是其旁心三角形面積與內切圓切點三角形面積的等比中項」出發,我們發現圓外切多邊形如果也有外接圓時(雙心多邊形),會有相對應的結果。其中的關鍵因素是雙心多邊形的旁心多邊形和內切圓切點多邊形會相似。設雙心n(n≥3)邊形為A1A2A3⋯An,其旁心n邊形為B1B2B3⋯Bn,內切圓切點n邊形為C1C2C3⋯Cn,則A1A2A3⋯An 面積=√(B1B2B3⋯Bn 面積×C1C2C3⋯Cn面積)。也就是說,這三個多邊形的面積會形成一個等比數列,等比中項正好是雙心多邊形的面積,且此等比數列的公比為(sin⁡((A1+A3)/2))/(sin A1/2 sin A3/2 sinA2 )。 此外,雙心n(n≥3)邊形的外心O正好是內切圓切點n邊形的外心O1和旁心n邊形的外心O2的中點。且任意三角形的外接圓正好是其旁心三角形的九點圓,而其它雙心n(n≥4)邊形也有相對應的結果,其外接圓正好是其旁心n邊形的2n點圓。

網紅的秘密–紅網室對番茄生長的複利效應

本研究結果在紅色網室下栽培的番茄植株,其植株高度、莖徑、產量、總重量、缺病株及開花節位果實重量上都顯著其它組。在商品果方面挑選可上市銷售的果實約在10~20g為主,以紅網室取得果實總重量達14230.4g大於露天對照組及白網室。在感官品評中,各組口感表現上軟硬適中;以白網室果實的風味較有甜味,比較對照組甜酸味及紅網室微甜味有明顯差異。本研究發現紅網室的低透光率及藍綠紅光適當比例的光強度可能創造了光飽和點的時間差,形成光複利效應,故不需耗費多餘能量來抵抗陽光,多出的能量就能提供營養生長及生殖生長,促進植物生長的速度、延長生長期、增加植物產量、使植株與果實增大、更減少網室內病蟲害發生。