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第一名

凹凸無秩,虛實有具

本研究主要是進一步研究八上自然與生活科技課本中,有關凹(凸)面鏡的成像,希望能更具體找出實、虛像的位置。 首先在研究一中,我們利用19 片的鏡面鋼折彎成y= a x2 的拋物曲面,並尋找a 值與焦距f 之間的關係。結果發現a=1/(4f)。 接著在研究二中,以視覺暫留的觀念結合改良的視差法,具體測量凸面鏡的虛像位置。並以成像公式:1/物距 + 1/像距 = 1/焦距,推得像距理論值後,與實際測得的像距比較。 在研究三中,進一步研究凹面鏡所成的實、虛像位置。 最後的研究四是主要的創意設計。我們利用塑膠膜及漏斗自製一種可以任意調整凹凸的面鏡,並以LED 燈為光源,觀察凹面鏡所成的實像變化。而且可調式面鏡亦可作生活上的應用。

當機立「斷」—— 浮萍自裂脫險的機制與生態意義

浮萍在逆境下葉狀體會有分離的現象,本研究證實:浮萍透過葉狀體分離,增加逃離逆境的機率,提升族群生存率。此分離機制受到過氧化物質(H2O2)的調控,逆境下,浮萍母葉節處(node)的H2O2含量上升並誘導細胞死亡,進而造成連接構造斷裂,另能透過乙烯途徑活化纖維素分解酶使葉狀體分離。我們也發現青萍及紫萍具不同生存策略:青萍對H2O2的高敏感度使其能在逆境下快速分離,進而降低其葉狀體間的內聚力,更容易藉由風吹或水流加速逃離逆境;紫萍則對H2O2較不敏感且內聚力大,以較大的單一個體及對逆境的高耐受性來渡過危機。蛋白質含量極高的浮萍是蛋白質補給品的好原料,期待分離機制的深入研究能應用在浮萍種植上,使其快速分離提升產量,應對將到來的糧食危機。

三角形的剪裁

在中國數學雜誌八卷二期( Chinese Journal of Mathematics volum 8, Number2 , Jun 1980)有篇朱建正、黃振芳所作”三角形的剪裁” ( "On Trimming A Triangle " )。內容是要證明以下的猜側:定義:剪裁給定一個三角形,固定其兩頂點,而將另一頂點沿三角形的邊向某一固定頂點移動,而得出一較小的三角形,這樣的程序稱為一個剪裁。下一個剪裁則從此較小的三角形出發。 Goodman 的猜測:由 △ ABC經有限多次剪裁成之 △ A'B'C',必可由 7 次以下之剪裁使 A 變到 A', B 變到B',C 變到 C'。實際上,朱、黃所證,僅是沒有“記號”的情形,至於有記號 的情形,卻從略不提。我試於後文提出一反例,說明朱、黃的解法何以無法解決有記號的情形。藉著電子計算機之助,我對此猜測的所有情形作了驗證,證實往考慮記號的情形下此一猜測為真。根據朱教授表示,原問題係他於 1978 年赴英參加數學會議時,一數學家 Coodman 所提出。

抗流感有妙招~探討教室門窗開關與空氣對流、溫度的關係

冬天時,教室的門窗該如何開關,才能使得教室內的溫度驟降最少且教室內空氣流通,讓學生和老師不會受冷風侵襲又可以安心又舒適的在教室教與學呢?我們將教室區別為上半部和下半部,無人的上半部希望對流旺盛;下半部則希望降溫緩和,避免位於下半部的老師和學生感到寒冷。並分別考慮無風時,空氣自然對流的狀態以及東北季風時,風從教室右邊向教室吹襲的強制對流狀態。經由實驗與數據的分析結果,我們得知在冬天無風的自然對流狀態下,以下課十分鐘的時間考量,開門窗方式以打開教室兩邊的上排的窗戶為最佳的選擇;而在東北季風盛行,風從教室右邊吹向教室的強制對流的狀態下,以十分鐘後的時間考量,打開教室兩邊的上排的窗戶仍是適合的開窗方式。因此冬天不論有風或無風,想要教室內空氣流通,又不希望溫度驟降,最適合的開窗方式為打開「兩邊上排的的窗戶」。

風度「偏偏」-分析颱風風場的不對稱性及實驗模擬

為分析侵台颱風風場的不對稱性,本研究分析測站的實際風速資料,並設計氣流場實驗模擬。我們發現,未受地形破壞前,西行颱風半徑普遍是西>東,北>南,可能受高壓位置、東北信風造成;北行颱風大氣環境複雜,6號路徑颱風大多南>北,可能是颱風引進西南風造成,部分颱風與東北風共伴使北側大;7號路徑為西北側大;8~9號路徑為東北側大。地形阻擋也會使風場結構產生變化,背風側產生尾流區,在氣流輻合處形成噴流區等。本研究也以氣流場模擬颱風不對稱性並測量風速,我們發現改變吸力強度、裝置深度可模擬不同範圍的颱風,改變引流孔開關可使風場不對稱,放置障礙物及台灣模型可於背風側形成尾流、副低壓區等,模擬結果均以等風速圖呈現。

非蛋不可嗎?~以褐變反應機制尋找取代蛋黃液的最適配方

本研究目的是找尋找取代蛋黃液最適配方。利用烘焙產品中常應用的梅納反應,並以不同的糖類和蛋白質作為操縱變因,再以加熱方式進行梅納反應試驗,來找尋蛋黃液(蛋水)的取代品。實驗中探討不同糖類、不同的蛋白質來源,甚至是添加油脂或添加方式不同對色澤、氣味的影響。結果顯示:一、所有的糖類中以葡萄糖與蛋白質所行的梅納反應顏色較佳。二、梅納反應在微鹼性的環境(添加小蘇打)下反應較好。三、添加少量油量的方式比直接塗抹於產品光澤上較佳。四、以豆漿與葡萄糖加小蘇打及添加少量葵花油配製出的蛋黃液取代液效果最佳,可取代蛋黃液應用於蛋黃酥上。

應用木材加工技術原理進行人因工學意象實驗-以座椅角度為例

本實驗旨在研究座椅的各種角度與人因工程學的相配合,以找出最適合青少年(15~18歲)族群的工作座椅角度。 在實驗中,本科學實驗小組先行採樣製作座椅的數據,將由量測得來的數據加以統計以取得平均值,依此作為本實驗中製作座椅的依據。分別為椅背與椅面相距90°、93°、96°、99°、102°、105°、108°、111°八個角度,以及椅面水平仰角0°、1°、2°、3°、4°、5° 六個角度,各別以3°為一單位、1°為一單位做微調。 統整數據後,我們量化出椅背與椅面之間最適合的角度,而將此角度延用至下階段以找出椅面最舒適的角度,最後以科學實證的方法來進行討論與分析。

看老天的臉色─都是雲兒惹的禍

我最寫歡看雲,夏天的時候,常能見到潔白的雲朵,像花椰菜般,朵朵飄在蔚藍的天空中,天邊有時也會出現一座座又高又壯的大山,真是令人嘆為觀止。冬天的時候,卻常見到堆成一整片的雲,像一塊厚鐵,有時雖然晴朗,卻再也找不到耶一座一座的大山了,我感到很疑惑,為什麼夏天和冬天的雲會有不同?難道一年四季的雲都不一樣嗎?於是我們幾個好友就一起觀察研究,想看看一年四季的雲究竟有什麼不同?

不可思議的數學─一位相學基本概念的探討

國立自然科學博物館,是我們假日常去的地方。科學中心四樓右方「位相學」展示臺有九套鐵環和繩索的設置,每一套都令我們百思莫解,於是邀集六位志同道合的好友,了解中高年級破解情形。我們設計問卷,實施調查,統計結果後發現:九套都不會解的比率高達41%,所有同學都沒有發現規則性,但有82%以上的同學有研究興趣。因此我們立下決心。聯手研究破解及恢復方法,進而探討「位相學」。

水槽下的〝寶藏〞---學校中水道廢棄土的研究與改良

在一次的打掃中,我們發現了廢棄土,並因好奇心的驅使,我們便開始著手於廢棄土的研究與改良。後來,我們發現廢棄土會有土壤硬化、含水量不足、排水與滲水時間太慢的缺點,所以我們取土質條件較好的培養土、黑沙與之混合。結果,廢棄土的缺點真的被改善了,於是我們混合各種比例來種植綠豆、辣椒,企圖從中找出最好的混合比例。最後,我們取培養土與廢棄土以一比三的比例混合最省錢又符合環保。