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第二名

讓大地不再哭泣-我是大地小醫生~探討「斜坡滲流破壞」引發土石流與「土石流預警緝」製作之研究

台灣地勢陡峭、地質破碎,加上山坡地常被不當使用,一旦豪雨或颱風侵襲時,上游的土壩易潰敗崩落,令人心驚膽跳。藉由土石流的模擬實驗,發現土石流的發生與坡度、水量、土體結構有密切的關係,而土壩被水入滲破壞的情形也會因土體緊密度、土體粒徑粗細、上游水位高低、入流量大小、土壩寬度而有不同的破壞類型與崩塌速率,土石堆積面積和堆積高度也與當地土體結構有密切關係。另實驗發現土石流動的驅動力與堆積物所在的坡度也有很大的關係,坡度愈大或流量愈大、水位愈高時,其滲流速度就會愈快,壩趾被破壞的時間也愈快。粒徑愈粗,崩塌速率也有劇增情形。本實驗有助於斜坡災害的認識,也期盼土石流預警器能減少土石流災害對人們的傷亡。

視覺化溫測系統之研究

本研究主要目的為設計一可直接裝載於水中的溫度感測裝置,有別於以往僅用數字或蜂鳴器警告溫度過高,我們將以視覺化的方式來呈現目前的水溫,以達到警示的作用。除此之外,有鑑於人們因為天然氣熱水器的裝置位置不當,而導致冬令時節,一氧化碳中毒死傷人數的增加,我們亦設計一一氧化碳偵測裝置,當CO 濃度過高時,即會開啟排風機,並以聲音警告使用者注意,同時水中的燈光也會由原先的單一顏色改變為多色閃爍,以期發揮更大的警示效果!水藉由顏色的催化,除了達到水溫和CO 濃度的警示外,泡澡的氛圍也隨之提升,對於壓力的抒解將更有助益。本作品包含:矽膠模型製作與灌注、溫度感測電路、一氧化碳感測電、警示器電路與設備。

麻煩屎了

常常看見有人帶著小狗散步,但飼主卻通常讓小狗隨地排泄而不清理,因此希望可以自製一種便利的工具來提高飼主清理狗大便的意願。首先調查日常生活中清理狗大便的方式並探討各種器具的優缺點;接著自行設計簡易狗大便清除器,並研究自製清除器與它種間的差異,以及各種器具在不同場地使用的差異。發現各種器具有它便利的地方,但是通常需要彎腰、操作後會弄髒工具而需要清洗,便利性不高。而自製簡易狗大便清除器雖然在攜帶上有一點較大且操作時間多一點,但是它操作方式簡單且無死角、可以重複與連續使用、不用清洗、不會弄髒手、不用彎腰、省力、清潔度佳且適用於各種場地,兼具便利與環保的訴求。

冷凍食品保存法的研究

在我們家裡,有許多新鮮食品(好比:豬肉、魚、蝦等)在冰箱內經過二星期冰藏後,味道與新鮮時有些差異,這些現象讓我產生了下列問題:(1)食品放置冰箱為何仍然會腐壞呢?(2)冷藏前後怎樣處哩,更能保持新鮮?(3)冷凍溫度愈低是否愈能保鮮?(4)冰箱溫度的變化會不會影響新鮮度?上述各種問題,我決定以草蝦為研究素材,近已研究如何延長冷凍食品保存期限,因此在媽媽的協助下,我向老師、專家們請教,它們都盡力協助我對冷凳食品保存法,展開一連串的研究。

如鷹展翅上騰–重新得“力”

傳統的薄翼迷你偵察機為了要在有限的空間裡,兼顧質量輕及升力大,因此其薄型機翼大部分都使用低展弦比(大面積)的機翼,但低展弦比的偵察機因為旋轉力矩較小且不能裝尾翼,所以飛行時較不穩定。於是我們利用自行改良製作的簡易風洞,改良出高展弦比(小面積)的機翼,也能獲到較大的升力,同時其升力係數比低展弦比(較大面積)的機翼更高,飛行也更穩定。實驗中,我們固定翼展長度和迷你偵察機相同,但降低機翼的寬度,我們發現不同機翼形狀具有不同升力,其中漸縮比0.5 具有較大升力及升阻力係數,但升力仍比低展弦比機翼小,於是改變機翼弧度及弧翼高度,結果我們發現高展弦比的弧形機翼及1/15 的弧翼高度,居然也能獲得比低展弦比機翼更高升力及更大升力係數,大幅提昇薄翼迷你偵察機的升力以及更穩定的飛行。而且高展弦比的機型也更易偽裝成類似老鷹之類的動物,能像老鷹一般展翅上騰獲得更大升力,如此,不僅可以使軍事偵察更加隱蔽,更可用於警方攻堅時對於人質情報的收集、山區搜救,或是自然景觀的調查等等,將來更可以應用於輕航機的機翼,使輕航機的飛行更具穩定性與安全性。

單汽缸二行程引擎高轉速扭力延伸

一. 目前高轉速二行程引擎的使用量已經相當少,其原因是進排氣不完全,再加上燃料是與潤滑油混合在一起的,所以會增大廢氣的排放量。二. 我們發現到二行程引擎有幾個特別的優點:(一) 只需做一次往復運動就能產生一次動力(二) 有著簡單的結構和較輕的重量(三) 在維修方面也相當容易(四) 有極高轉速的特性三.由此我們利用二行程引擎高效率的機械結構和現有的空間來提升引擎的效能。

耍「薛骰ㄊㄡˊ」--- Sicherman Dice 的探討

Sicherman Dice 就是一對點數配置與正常骰子(6 面正立方體,點數為1到6) 不同的骰子,它所拋擲出的每一種不同點數和(2,3,4...,12) 的機率恰好與一對正常的骰子相同。這種骰子是美國的Col. George Sicherman 所發現的。 Sicherman 更進一步指出:在不使用Sicherman Dice的情形下,不可能找到一組大於或等於三顆的非正常骰子,它們拋擲出的每一種不同點數和的機率恰好與一組同數量的正常骰子相同。本研究的目標在於1. 尋求計算「Sicherman Dice的組合和正常的骰子有相同的出現機率」的方法2. 證明Sicherman 結論的真偽及是否適用於其他正多面體(4 面/ 8 面/12 面/ 20面) 的標準骰子3. Sicherman Dice (Crazy Dice)的延伸探討(1) 不同面數骰子的組合,是否可以找到面數組合相同,但點數配置不同的 Crazy Dice( 如4 面與6 面的標準骰子組合,找到4 面與6 面的Crazy Dice)(2) 多個面數相同或不同骰子的組合,是否可以找到面數、個數及點數配置皆不同的Crazy Dice ( 如3 個4 面標準骰子組合,找到2 個8 面的Crazy Dice)同時我們也和Col. George Sicherman取得聯繫,討論當年他發現Sicherman Dice的經過及其結論的限制條件,作為本研究未來發展的參考。

立體”錐”緝令

我們一直認為生活中到處充滿著數學的知識,在課堂上我們探討過人體的黃金比例、地圖上的座標與比例尺、校園面積的估測、大自然中的圓、市場上斤兩的換算、環島旅行的時間路程計畫...等等,在圓柱圓錐單元,珍珠奶茶的杯子被提及,引發大家熱烈的討論,因此計畫研究,希望延續課內教材,對圓錐台做進一步的探究。在整個實驗研究過程中,我們發現杯子(圓錐台狀)的側面展開圖是由同心圓過圓心截取的環狀片所組成的,且隨著截取同心圓角度的不同,杯子的斜度也會有所不同。在探索圓錐台的體積時,我們也能利用到六下課程中的【比例概念】將圓錐台的體積給推算出來,且與實測的值相去無幾,是令我們感到興奮的。當我們再深入應用在伸縮杯上時,更發現了層與層之間的交接處也是一門學問,當同心圓越大,截取的同心圓角度要愈小,所形成的伸縮杯就會越完美,同時我們也運用了一點技巧讓我們所製作的伸縮更具有藝術美觀的價值哦?

光源追蹤器

(1) 凹面鏡可會聚光線。太陽光經數組凹面鏡反射聚於一處,可達數千度之高溫,在能源危機聲中不失為可資發展利用的一個項目。但如何使凹面鏡恆對正光源?(2) 光學中介紹感光裝置時曾提及光電管是一種檢驗光線的工具。除光電管外,如光敏電阻會因光線照射與否改變電阻之大小,故亦可作為檢驗光線的一種裝置。

探討颱風之性質演變及大氣主環流實驗模型之製作

台灣位於亞熱帶地區,每年受颱風侵襲,常引起嚴重災害,生命及財產之損失甚鉅,足以影響經濟建設之發展。目前對於颱風警報準確性與適時性之頸求愈來愈高,為了瞭解熱帝性風暴一旦形成颱風後,是否會侵襲台灣地區的可能性。我們嘗試以簡單的設計,應用物理、化學等科學知識,用以解決地球科學教學上,產生許多實際的困難。尤其對於現象錯綜複雜,誘因極多;時空範圍臘大之颱風之性質,演變以及大氣主環流風系等知識,以實驗補助方式來探討,旨在避免深奧理論的引入,以及提供一些深入淺出的接觸了解。