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臺灣

我的超科學搓球術-羽球搓球技術之科學探究

我們對搓球十分好奇,但又掌握不到那飄渺的球感。於是,我們進行文獻探究找出搓球動作的關鍵因素,並著手設計實驗裝置。透過重覆操作此裝置,我們找到最佳的搓球動作--搓球作用力(以通過時間表示)0.05秒至0.06秒、搓角20∘可產生高品質搓球、成功把搓球動作科學化,讓球感能具體呈現。令人振奮的是,我們發現搓球越快時,手越容易出現不易控制的反作用力,應是搓球失敗的主因。 本實驗裝置亦可說是全台第一座搓球動作研究及學習裝置!我們透過此裝置練習搓球,比對實驗數據後,可科學化快速修正動作,可說是搓球的葵花寶典。另外,我們也結合原理分析,提供大家在不同條件下的搓球應對策略以資參考。

探討鉑錫合金結構對直接乙醇燃料電池陽極催化反應之影響

現代各國重視環保,醇類燃料電池因此崛起,而其中最為安全的乙醇燃料電池使用之Pt金屬觸媒容易受中間產物毒化降低穩定性,因此Pt與其他金屬形成合金觸媒之相關課題具極高的研究價值。 本研究主要針對鉑錫合金觸媒的結構進行探討,選用內核—外殼型奈米鉑錫合金粒子與無特定結構結合(Random-Alloy)之鉑錫合金進行比較,經由電化學圖表分析後,得到油相法合成內核—外殼型鉑錫金屬觸媒的標準流程。經過乙醇氧化反應的循環伏安法及其他分析測量方法比較後,發現本研究製成之內核—外殼鉑錫金屬觸媒,可以有效使乙醇在較低電位開始反應、提升乙醇氧化之反應活性及維持較長時間的穩定度,可應用於乙醇燃料電池之陽極。

以小見大—從大小礁溪沖積扇群窺視蘭陽平原的演育

蘭陽沖積扇及其平原的演育,一直是地球科學界所注目的焦點。許多的學者或由地質、或由地形、或由地球物理提出他們卓越的論點;本研究嘗試換另一個角度:以沖積扇去推測宜蘭二萬年前至今的平原變遷史;在整個研究中,結合平原內的地質、地球物理及古海平面資料,藉由文獻探討、GIS、多元迴歸與物理原理,去推測它們之間的關聯性。結果修正以往的看法,認為導致宜蘭平原雪山山脈側沖積扇的規模及數目較大的說法,可能是受斷層作用及陡降的基盤面等控制因子影響所致;另外利用多元迴歸分析,預測8000年前至3000年前海岸線的位置與陳文山(2005)推測海岸線位置相當吻合;並提出:宜蘭平原古沖積扇演育大致可分成四個時期的新模型。

1910~2010年台灣附近板塊交界地帶地震能量觀察與比較

我們分析1910~2010年琉球及呂宋弧溝系統規模5.0以上的地震發生次數與能量釋放,並探討其特性。 經分析得知:(1)琉球系統地震發生次數及能量釋放變動不大。(2)將呂宋系統規模六地震大量發生的時間與規模七地震發生時間比對,發現1951及1999年部分規模六地震為規模七地震之餘震。若加入上述兩年規模六地震,則規模六地震大量發生之平均週期約為12年。(3)琉球系統能量大量釋放的週期約為30年,且其釋放的量越來越少。(4)呂宋系統大量釋放能量的週期約為十年。 (5)百年來,琉球系統的地震發生次數較呂宋系統多,在能量上則反之,還需深究是否為兩系統地質結構不同導致。(6) 若前次能量高峰釋放能量特別大,則距下次能量釋放高峰時間間隔較平均週期長。

接好接滿—內接正多邊形之特徵與面積

本研究主要針對大正m邊形內嵌小正n邊形的內部圖形做探討,初步想法:因為對稱,所以中間交集的圖形大概也是正m邊形,或沒有交集!但事實似乎不是我們所想的那麼簡單。首先在Geogebra繪製了許多圖形後,發現n的奇偶性會使圖形內部的重疊區塊有不同的特徵及規律,並進一步依照m>2n、m=2n、m<2n分細項探討。接著,本研究使用數學法則證明了此規律的一般性質。特別值得一提的圖形有二: (1) m, n皆為奇數且m<2n的圖形會交集出邊長相等的非正2m邊形,此2m邊形既非正多邊形,頂點亦不共圓! (2) m為奇數且n為偶數且m<2n的的圖形會交集出正m邊形,唯獨(m, n)=(7, 4)是例外的,它會出現沒有交集的結果。 最後,我們以鋪磁磚問題落實面積通式之應用。

麵粉中的小「筋」靈~探討麵筋橡皮糖的最佳製作方法

「麵筋」是澱粉還是蛋白質?除了一般市面上的罐頭麵筋或烤麩的吃法,可以製成麵筋橡皮糖嗎?這引起我們的好奇。於是透過資料蒐集及文獻探討,深入的認識麵筋的特性及製作方法,也希望找出最具韌性的麵筋橡皮糖的配方及製作方法。我們先進行基礎測試實驗,接著在正式實驗中藉由控制水溫、洗麵水、放鹽時機、靜置溫度…等變因,針對麵筋的基本特性及韌性進行一系列的實驗、觀察與記錄,最後找到最佳麵筋橡皮糖的製法與配方。

建構三種以上相異整數邊長的圓內接多邊形

前作「建構邊長為整數的圓內接多邊形」[2]中,我建構了多類兩種相異整數邊長的圓內接多邊形的一般式。本研究利用n倍角公式,建構三種以上相異整數邊長且外接圓半徑與所有對角線長均為整數的圓內接多邊形。 我依正整數的分割數將圓內接多邊形分類。除了正多邊形之外,6類圓內接五邊形、10類圓內接六邊形、14類圓內接七邊形。取畢氏三元數做變數變換,做出所有類型相異且有不同邊長的圓內接多邊形。另外在建構圓內接八邊形、九邊形與十邊形時,我考慮建構邊長相異且其中一邊為外接圓直徑的圓內接四邊形、圓內接五邊形與圓內接六邊形...等,將上述圖形做適當的伸縮與組合,即可以建構邊長皆為相異的整數的圓內接n邊形。研究過程也發現可用同一組一般式可建構不同的圓內接多邊形。最後推得各類非等邊長且外接圓半徑亦為整數的圓內接多邊形皆可尺規作圖。

「光」芒非你莫「鼠」

本研究透過紀錄小鼠的能量代謝與行為分析,探究光照環境與小鼠內在晝夜節律的相關性。相較於晝夜週期正常的小鼠,日夜顛倒與全光照的小鼠能量代謝皆呈現減少狀態,學習能力也大幅度減弱。但日夜顛倒組的小鼠到了第七天會逐漸同步外部光照,呈現了類似調整時差的狀態。此實驗發現透過「光照」可以驅動與調整小鼠內在的晝夜節律。 若以小時為單位小規模破壞光照週期,實驗發現四天內可以被小鼠的內在晝夜週期調整回來,五天後則會對小鼠的生理產生明顯的影響,導致小鼠產生肥胖、便秘、運動能力衰退與學習能力低落等狀態。不同波長的光照實驗裡,相較於照射紅光、黃光長波長的光,照射短波長藍光與紫光的小鼠在生理數據與行為模式會產生較大的變化。

生質環保「袋」著走

塑膠垃圾汙染日益嚴重,為了替環境盡一份心力,我們決定研究生質塑膠膜。使用玉米澱粉和明膠為基底製做生質膜,調整各項材料比例,再進行拉力、吸水能力等物理特性及燃燒、土壤掩埋分解測試。發現自製生質塑膠膜的張力能夠高於市售塑膠;燃燒後質量縮減率也可達100%;經土壤掩埋一週後即可完全分解。 我們依據自製生質塑膠膜各種特性考量,選出最佳比例:[0.5%甘油水溶液100mL+2g明膠+2g玉米澱粉+1.5mL醋]生質膜,將其製成餐具外包裝、塑膠背心袋、鉛筆袋、物品外包裝等日常盛裝非水性物品之塑膠袋,證實自製生質塑膠膜可以達到和市售塑膠一樣的包裝及承重效果,丟棄燃燒後可大幅減少灰燼剩餘質量;經土壤掩埋後亦可在自然環境下完全分解,達環保目的。

力爭上游-虹吸式管狀魚道規劃及試驗研究

目前臺灣未有成功使用虹吸式管狀魚道。本研究為了設計出可虹吸現象和適合台灣魚類的魚道,同時改良傳統水泥魚道建設和維護困難、難以適用多樣魚類、枯水期功能中斷等問題,進行一系列相關試驗。我們採用塑膠管及大小頭減速器,嘗試組裝虹吸式管狀魚道,用水球測量流速,過程中多次因氣泡而導致水流中斷,後來使用氣球、防水膠布解決了氣密問題,做出可成功形成虹吸現象的管狀魚道。後續於人工水域測試魚類使用情形,雖魚未上溯成功,但流速符合魚種需求。野地實測發現,魚雖未使用魚道,但魚道仍可正常運作,推測魚未使用,可能因當地成體魚數量不多、不合魚上溯的季節等因素。目前仍有一些問題尚未克服,但本實驗為台灣魚道發展建立新的里程碑。