第一名

危機自陷—臺灣高鐵差異沉陷的新測量方法

由於雲林地區超抽地下水引發地層下陷,導致高鐵橋墩與橋墩之間的差異沉陷日趨惡化。我們發現用Quake Catcher Network Live[1]軟體,可以將筆記型電腦中的加速度感測器所測量到的加速度值記錄下來。我們以直接搭乘高鐵的方式,利用商用筆記型電腦,記錄列車行進中的加速度值,並藉由加速度、速度、距離、時間之間的關係與定義,得到台灣高鐵橋墩差異沉陷的沉陷值,接著再以雲林縣已知的沉陷地區來驗證方法的可行性。結果發現,運用加速度感測器,來測量高鐵橋墩之間的差異沉陷是可行的。此外我們也將此方法應用於高鐵全程沿線的差異沉陷測量。總結研究結果,這個方法有利於迅速地測量高鐵橋墩的差異沉陷,不僅可以減少人力與資源,並可即時預警、減少政府的開支。相對於費時費工的傳統監測方法,新測量方法不只能夠測量橋墩的差異沉陷,同時也能反映出乘車者的感受。

大家來找「茶」-茶抗氧化力之探討

大家都說,茶可以讓我們減緩老化,還可以抗癌,為什麼茶有這麼好的功效呢?所以我們決定研究茶的抗氧化力。本實驗主要以市售瓶裝飲料、茶包、3種茶葉,利用碘直接滴定法測量其抗氧化力。接著以茶的沖泡時間、沖泡水溫、濃度、放置天數、添加物等,探討茶的抗氧化能力。研究結果顯示,茶類飲料普遍均有好的抗氧化力;沖泡時間愈久,茶的抗氧化力皆變得較好;茶葉以高溫沖泡的抗氧化力較佳;茶葉的濃度越高的時候,其抗氧化力也跟著提高;茶水放置的時間越久,抗氧化力有稍微變差的趨勢,但變化不大;在茶中添加物質,大部分沒有辦法增加茶抗氧化力。因此茶的確是抗氧化力高的飲料,想泡出一杯具有抗氧化力的茶,可選用綠茶,以高溫熱水沖泡,現泡現喝,可以喝得最健康。

必歐─沙伐定律( Biot - savart' Law)之驗證

1820 年,丹麥物理學家奧斯特( Orested )首先發現載有電流導線附近之磁針,會偏離南北的方向。同年,法國物理學家必歐和沙伐,兩人建立了帶電流的極小段導體附近所產生磁場的數學公式──必歐──沙伐定律,其內容如下: 其向量形式則為 (上面二式表示:設任一彎曲導線上電流為i,取線基素,其方向為沿導線的切線電流流動的方向。為電流基素i在P點所建立的磁場,是此基素至P點的位置,則是與間的夾角。) 這是一個重要而基本的電磁學定律,很遺憾,在高中與大學的物理教材裡,卻找不到如何驗證此定律的實驗資料。

探討溶質、溫度、濃度對於液體表面張力之影響

凡作用於液體表面,使液體表面積縮小的力,稱為液體表面張力( liquid surface tension ),因液面上部蒸氣或空氣分子不如液體內之分子密,故內部分子力(inter molecular force ) 較大,使分子有走向液體內部的趨勢,因此液體表面常生面積縮小之張力。表面張力之測量,應在受檢液體與其自身所蒸發之蒸氣達到平衡狀態時,但Renard Ferguson 等氏之研究發視:受檢液體若為水或水溶液時,實驗誤差為0.2 % 左右,可忽略之。液體表面張力以dyne/cm、erg/cm2,兩單位表示,亦即顯示液體單位表面積所具有之能量,影響此值之因素以溫度,溶質為重要,但溶質涉及濃度,吾人一併列入研究範圍,由研究的結論得到溫度升高表面張力降低,又分子量大者,表面張力下降顯著,部分溶質能增加表面張力,經分析發現溶質的加入與陰、陽離子有關。

彩虹玫瑰新視界-染色花探秘

本研究起因好奇國外研發出珍貴的彩虹玫瑰,我們想探究荷蘭『一瓣一色』的染色花技術原理與方法。另外,也想探討七種台灣合法使用的食用色素在不同濃度、不同溫度下對白玫瑰染色速率的影響。最後,我們運用了實驗期間三項染色發現並結合同學們的創意進而研發設計出新奇的染色玫瑰。這些特殊、美麗的彩虹玫瑰展現另一種染花風情,為生活增添歡樂與情趣。成本低廉的食用色素與白玫瑰相遇,創造出多彩玫瑰花。染色後的玫瑰不只在新鮮時具觀賞價值,一週後染色玫瑰並不像一般鮮花會漸漸褪色、枯萎,反而形成美麗的乾燥花,真是一舉兩得,經濟實惠。若有機會販售,也許會有不錯的商機喔!

叫太陽站下

人們因為愛美,製造了許多各式各樣的防曬品,而其中最受歡迎的,就屬防曬乳了。防曬乳製作過程中添加了許多不知名的化學添加物,這些化學添加物長期使用,不但對身體不好也對大自然不利,所以我們就希望研發一種環保且防曬效果好的防曬乳液,於是我們用可食用的白色粉末,來製造防曬乳液,並使用自製防曬乳液和市售的防曬乳液來進行實驗比較其效果,透過加熱、曝曬、照度計、自製調配、紫外線殺菌、反射遮光以及防腐等實驗,我們發現自製防曬乳的效果跟市售防曬乳液差異不大,不但較為健康天然且更省錢、環保,所以,大家都可以在家自己動手做自製防曬乳喔,讓我們一起為地球盡一份心力吧!

電腦哲學家─ 符號邏輯與人工智慧的探討及實作

1993 年 7 月間(作者小學六年級時),閱及「有趣的人工智慧程式」中之 FOL (註 1 )程式 FETCH ,深覺其功能之侷限與不足;因此有人工智慧及邏輯方面之興趣,故期能加以改進,做出具完備符號邏輯推論能力之程式。\r 惜當時程式設計能力未逮,故僅撰一程式架構( LOGIC ) ,以處理三段論法規則( Syllogisticorules )之一種(註 2 ) ,經一年半之改進,並數度改寫其「推論機制」後,終於做出具「推論智慧」、接受多語混合輸入的「三段論法處理界面」〔 SAPI 〕 與「邏輯推論界面編譯器」〔 LPIC 〕 (註 3 ) ,並能處理多種不同邏輯關係之程式後,始達成原先期望之目標。\r 〔 SPAI 〕 即成,即以此報名參加校內科展。但因所學有限,致難有長足進步,常以為憾。及閱國外此類軟體之較新( 1994 )文獻,恍然大悟之餘,遂將〔 SAPI 〕之架構與功能擴充;因〔 SAPI 〕架構極「硬」(缺少彈性、擴充性),故未能改寫之處,撰一名為〔 IPAS 〕(註 4 )之獨立軟性架構程式以實作之;除取截長補短之效外,更以電腦實作維根斯坦<邏輯哲學論>中之邏輯世界為期。

我是「地」一名─地瓜葉抗氧化力之探討

地瓜葉是常見的蔬菜,更是絕佳的抗氧化寶物,以碘滴定法來測量蔬果汁的抗氧化力,在24種現榨蔬果汁中,地瓜葉的抗氧化能力最好。蔬果汁放置時間越久,抗氧化力越差。大多數的蔬果汁加熱3分鐘後,抗氧化力都下降了許多。由此可知,加熱和放置時間是影響地瓜葉抗氧化力的重要因素。烹煮時所用的調味料也會降低地瓜葉的抗氧化力,以酸性物質如醋和米霖影響較大。地瓜葉的葉子部位抗氧化力最佳。鋼棉浸泡地瓜葉汁3小時後才出現生鏽的現象,且生鏽面積小,顯見地瓜葉汁具有防止氧化的能力。將地瓜葉汁加到雙氧水中,所製造的氧氣比相等重量的胡蘿蔔多了70%。添加5%地瓜葉汁的肥皂,使用起來泡沫柔細、好沖洗,洗後不乾澀,還有淡淡清香。

「銅」話故事的「孑」局

根據第五十一屆科學展覽生物科作品「春眠怖『孑』曉,處處蚊子咬」的研究指出:「300毫升的水中放置4個一元硬幣,會使孑孓無法存活」,是因為「銅離子阻斷孑孓的生長」。許願池裡沒有孑孓,真的是因為「硬幣發揮了防治蚊子幼蟲孳生的作用?」我們嘗試針對孑孓生長環境、一元硬幣釋放銅離子對孑孓的生長阻斷,再進一步研究。研究發現,「在自然環境下銅離子不會對孑孓造成傷害,而是對藻類生長有影響」!放有一元硬幣的水,不易長出絲藻而較為清澈;若以銅片進行測試,也能得到同樣效果。以此證明,水中含一元硬幣釋放出銅離子造成藻類無法生存,孑孓濾食不到食物而餓死;若水域中食物來源充足,則銅離子仍無法阻斷孑孓生長。

藍!不藍--碘之秒錶反應及化學波之研究

秒錶反應實驗中,我們研究濃度和溫度二效應對反應速率的影響是利用碘酸根離子( IO3 -1)和亞硫酸氫根離子 (HSO3 -l )作用。以澱粉為指示劑測定碘分子生成速率,老師告訴我們若藍色出現時間太長,則在亞硫酸氫根離子溶液中加入少許 Na2S2O2或 H2SO4,反之若藍色出現太快,則將IO3 -1離子溶液稀釋,對這些藍色出現的複雜反應我們感到很疑惑,同時由氧化還原電位表得知H3AsO3,亦可還原IO3 -1,那麼編 H3AsO3與IO3 -1 反應是否也與秒錶反應相同呢?因此引起我們對這種複雜反應研究的興趣,而自行設計實驗,藉以揭開藍色出現之謎底。