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第一名

形中有形

一、本研究探討正方形內有一個同中心的正方形,由外部正方形邊上的一個點出發,反覆對內部正方形的頂點作連頂線註一所產生的圖形。 二、我們發現原正多邊形和其內部同中心的正多邊形的邊長比例會有一個臨界值,若小於等於這個臨界值,反覆作連頂線的結果會產生原正多邊形的內接正多邊形,若大於臨界值,則在一定的條件下會產生多角星。 三、原正n邊形與其內部的正n邊形會產生內接正n邊形的邊長比值臨界值為{csc[(n-2)×90°÷n]}2。 四、整理出Xn、外部正方形邊長a及內部正方形邊長b與繪製出來圖形三者之間的關係。

熱鍋上的舞者-聚丙烯酸鈉的Leidenfrost效應分析

將水晶寶寶放置於加熱板,會不斷跳動並發出高頻聲音。本研究透過錄音及錄影進行分析,探討其跳動的原理及特性。研究發現:水晶寶寶於加熱板溫度80°C開始出現穩定跳動,並發出高頻聲音。溫度越高,跳動高度越低且聲音頻率越高。並發現水晶寶寶為符合虎克定律之彈性固體,其聲音頻率與√k成正比,符合簡諧運動的型式。進行動力學分析發現,水晶寶寶於加熱板撞擊之恢復係數穩定於1附近震盪,且發現水晶寶寶撞擊加熱板時會噴發氣體。我們嘗試於加熱板上方放置壓電晶片進行撞擊,發現溫度越高,產生電壓越高,可透過碰撞實現能量轉換。最後結合聲音及動力學分析,提出物理模型針對觀測之現象進行解釋,論證此現象屬於高含水彈性固體的Leidenfrost效應。

「隱」人入勝——探討中型金蛛與長圓金蛛之隱帶生態功能

金蛛屬(Argiope),是圓蛛科的一個屬。不論長圓或是中型金蛛其隱帶的長度與體長成正相關。研究中隱帶的長度與環境溫度、照度和風力的數值相關性不高。而在複式顯微鏡下發現隱帶的構造有疏密之分,為了解有隱帶的蛛網在承受風力以及獵物衝擊時的振動模式,以釣魚線及蠶絲製作仿生金蛛網,發現具有隱帶的蛛網其振動幅度較小。收集金蛛隱帶,檢測隱帶反射光後的光譜分布,結果發現疏隱帶的反射光譜,強度最大皆為黃橘光。仿生網受獵物撞擊及風吹的震動幅度:無隱帶>直線型隱帶>十字形密隱帶>疏隱帶。研究顯示疏隱帶為穩固效果最好的,仿生隱帶支撐仿生網可減少振幅。而蠶絲仿生網的振動幅度較釣魚線小,穩固性較佳。

風力罩得住酷旋發電機

本研究共設計十二個實驗,探討垂直型風力發電機如何將各方吹來的風充分利用,首先設計能減少風力扇葉轉軸轉動摩擦力的軸承,接著製作導流罩以收集所有吹進來的風並提高 磁動生電的轉換效率。我們製作的風力發電機將來自四面八方的自然風有效利用,具積少成 多的集風特性,輸出電壓可達30V以上,並能針對鋰電池充電,發揮以時間換取空間的特殊 功能,且因為體積小,非常適合於臺灣地狹人稠而且風力不強的環境。我們將自製的發電機實際應用在學校走廊、樓梯間以及樓頂進行發電,可以提供夜間照明,達到自給自足的綠色能源目標。

小"豆"士化身大"銀"家-天然還原劑大解密

近年來取得奈米粒子的方法主要分為塊材粉碎及原子構築法,但塊材粉碎法大多高耗能而原子構築法中多數方式須使用會造成汙染的化學還原劑,因此本組以較經濟且環保的生物法進行各項研究。各項生物還原方法中我們使用了植物萃取液,在參閱相關文獻中我們得知了一種物質─植酸。植酸是種天然的有機酸,它具有還原力及保護力。而植酸在豆科植物的子葉中有比較大量的存在,因此本組選用易取得的綠豆為素材,用其含植酸的浸泡液來進行各項實驗。

別開聲面—隔空滅火探究分析

這是對聲音滅火-聲音隔空滅火的可行性提出探討! 來自陳坤龍老師的一段影片,我們探討它的變因,重要的是發現它居然和“琴音滅火”有關。 以鼓式風扇取代嘴巴,飲料杯當共振杯,兩個相同玻璃杯分別當吹氣與接收端。 沒有正對燭火吹氣或是在燭火與吹氣之間有阻礙,那一定不能滅火,這說明一定要有風-氣流的影響;共振杯太高太短都不行,太高氣流進不去共振杯中,太短是風直接吹滅燭火。必須要有共振才能增加玻璃瓶口的氣流振動達到滅火效果。 最後研究以喇叭來滅火,在浩瀚的20~20KHz中找到以170Hz與它相關倍數頻率能順利滅火的。

菌菌有味—真菌及塔粉綠尺蛾幼蟲食草選擇之探討

本研究主要探討塔粉綠尺蛾食草選擇與其葉內真菌之關係。觀察培養四種植物(烏臼、鵝掌柴、白匏子與島榕)葉內真菌,以真菌生長、菌絲與孢子形態辨識真菌種類。當我們以烏臼葉內間座殼菌屬(Diaporthe sp.)真菌與不同植物放在一起時,幼蟲有取食原為非食草的白匏子葉片,而島榕則有嘗試啃食之現象;此外,飼養過程中我們發現取食烏臼的塔粉綠尺蛾幼蟲糞便較其他種幼蟲易長出真菌,進行幼蟲糞便與消化道真菌培養後,皆有與葉內真菌相似的菌體形態。我們推測烏臼、葉內真菌與塔粉綠尺蛾間的交互作用關係之一可能為:烏臼透過葉內真菌誘使塔粉綠尺蛾雌蛾前往產卵,經幼蟲食用葉片後所排出之糞便以作為葉內真菌傳播的媒介。

圖形中的奧妙─特徵矩形論

我最近和同學在玩益智遊戲時,突然發現棋盤上的格子,四個角落部是同色的,而在生活上我們經常也可以看到不同顏色的小正方形磁磚中有許多這種四個角落同色的大正方形。這樣的發現引起了我的好奇,因此展開我的研究之旅…。

「層」次「分」明—濃度與色素吸附力關係之探討

本實驗藉由濾紙色層分析法,以水性黑色顏料為混合物,探討各種沖提液在不同濃度下對色素吸附力的影響,並得知鹽類是鑑別展開距離的關鍵溶質。我們也發現,以氯化鈉為沖提液,「低、中、高濃度」都有其各自的區間,並有不同斜率。斜率的改變,是由於正、負離子互相吸引程度不同,而導致靜電力的消長。只要找到濃度區間交界點並做分段,就可得到極佳的線性關係,並且可以應用於未知濃度的檢測。 最後我們發展出解釋模型,根據「水合離子」的性質、條件,可說明沖提液中的離子在本層析實驗中的關鍵作用;也能完整解釋離子種類、濃度、帶電量多寡所造成的影響。

神奇的殊途「同」歸—探討不同變因對於節拍器達到同步時間的影響

從影片看到多個節拍器,在數分鐘後,居然可以同步,好奇的我們開始構思適合的實驗裝置,探討影響同步時間的可能原因,最後整理出節拍器、吊線及板子三項因素。 在節拍器因素方面,我們發現節拍器越多、頻率越低、擺放間距越大、間距中心偏移越多,都會讓達到同步的時間增加。而且多個節拍器不同的撥法、擺放形狀都會影響同步的時間。 在吊線因素方面,吊線越長、越細、吊線材質較軟、固定位置越靠近板子中心、與板子間的夾角越大,也會讓節拍器同向同步的時間拉長。但從50度角減少時開始產生反向同步的現象。 至於板子因素,板子越重、表面材質摩擦力越大,會讓節拍器同步的時間增加,但相同重量時,板子厚度及材質並不會影響節拍器同步的時間。