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臺灣

國中生的清澀柿件

秋天的柿子令人垂涎欲滴,但如果吃到未處理的柿子,會讓舌頭酸澀麻木。進入國中學習到科學方法與媒體辨識,我們想找出讓牛心柿由澀味變美味的方法,並驗證祖傳及網路流傳的「柿子脫澀」的方法是否為真。由長輩種植牛心柿的經驗,我們設計實驗,探討浸泡液溫度、種類及攪拌與否對牛心柿脫澀的影響,也採用混果、刺傷、沾點蒂頭等變因。脫澀的表現以口感紀錄暨以自製氯化鐵試紙和單寧反應後的顏色變化紀錄。實驗中我們發現:1.常溫下以氣泡水浸泡柿牛心柿脫澀效果最佳;2.混果或刺傷能催熟牛心柿,但無法脫澀,證實網路流傳果實軟熟可減低澀味的說法為偽;3.網路流傳及前人經驗的傳承不一定為真,必須經過科學方法的驗證或改良。

尼與震的交會-球型阻尼器性質應用之研究

科學家們研究出阻尼器用來減震,但未固定圓底的裝置容易晃動卻較少研究,本研究用力矩和能量原理探究在阻尼器能防圓底震動的效果。我們雷切壓克力板製作出半圓,再用3D列印印出阻尼球,改變施放角度,擺長,擺重,並透過Tracker分析移動軌跡,進而計算週期T、對數衰減率log decrement、角頻率ω、阻尼比damping ratio、指數衰減率α、Q、阻力係數r。研究結果發現模型晃動後,仍符合指數衰減,阻尼球可以降低合力矩,亦符合類簡諧運動(合力矩和位移相關),而擺長對減震效果有限,擺重則因有慣性,效果也有限,我們提出理論模型來解釋上述現象。未來可持續嘗試類簡諧運動模式,擺錘重量的影響,水中複雜運動的模式。

穿梭 2D 與 3D~數形合一解構嵌合立方體之研究

從研習問題出發,數學模型化使用積木方塊組成嵌合面,聚焦在每個嵌合面與面間「咬合」關係。先探討存在性,發現基本嵌合面受限於單位結構,僅正六面體滿足嵌合正多面體條件。接續,透過「數值」搭配「圖形」分析,找到「n×n×n嵌合立方體建構方法」,稜值奇偶性+8 個角量判別式寫入 EXCEL,代入即可確定是否滿足「嵌合面角量之要求」及「每個嵌合面對應嵌合稜的方位」;再配合稜值—同構稜值、嵌配稜和判斷值可確認 n×n×n嵌合立方體 6 個不同嵌合面組成的正確性。 最後,透過「旋轉運算」得到「3+1 連基本結構」,可在 3D嵌合立方體與 2D嵌合矩形快速組裝轉換;解構 n×n×n 嵌合立方體有6n2−12n+8個方塊,重組成2D嵌合矩形面積最小值公式為n4−3n3−2n2+7n+3,其中 n≧4。

蘭陽溪口溼地以及五十二甲溼地水質分析與比較

本研究區域為蘭陽溪口溼地與五十二甲溼地,各選擇5和6個採樣點,檢測水體中的溶氧度、pH值、導電度、總固體溶解量(TDS)、水溫以及濁度並記錄當時氣溫。 在蘭陽溪口溼地中我們發現越靠近出海口,導電度、TDS越高。採樣點4濁度為最高,猜想可能與位置有關。五十二甲溼地中則以採樣點6的導電度、TDS為最高,濁度、pH值及溶氧量則是採樣點3最高。我們還藉由五十二甲濕地分區使用圖,比較人為因素對水質的影響。採樣點3為遊客休憩區,測得的濁度、pH值皆較高,採樣點6為生態區,測值相對較小,推測人為因素與水質有關聯。最後,在10月10日的數據中,發現蘭陽溪口溼地的導電度特別高,推測潮汐現象為可能造成此現象的因素,也是未來研究的方向。

「滯塵」之道,喬木先知—常見喬木的滯塵能力研究

為了解校園常見喬木葉片的滯塵能力,我們以茄苳、臺灣欒樹、小葉欖仁、烏心石、樟樹、肉桂、榕樹、血桐、龍眼、鵝掌柴等10種校園植物進行實驗。首先我們先觀察葉片的表面構造與塵埃分布,歸納出與滯塵量相關的特徵。接著比較方格法與紙重法2種葉面積計算方法,發現二者方法無顯著差異,再進一步以6種不同粒徑大小的落塵,進行沾附與揚塵的滯塵能力實驗。此外,我們也發現植物與水滴的接觸角大小並不會影響滯塵量的大小。隨著落塵的粒徑越來越大,血桐、小葉欖仁、榕樹和臺灣欒樹4種喬木的滯塵量也越來越差。無論粒徑大小,滯塵能力最佳的都是血桐、小葉欖仁和榕樹,建議校園可栽種滯塵力強的樹種,以減輕揚塵現象及沙塵暴肆虐時的空氣污染。

圖多變是美--給定範圍內之四邊形數量計算

在給定方格範圍內,尋找不同四邊形數量的一般式,研究包括: 1、給定範圍內之正方形數量: N(N+1)(N+1)(N+2)/(1×2)(2×3) (範圍是邊長N的正方形時)、 [(M(M+1)(M+2))/3!]×[((N-M)+(N+1))/2] (範圍是邊長M×N的長方形時) 2、給定範圍內之長方形數量: ∑_1^M▒n×∑_1^N▒n(含正方形)、∑_(L=1)^M▒[(M+1-L)×∑_(n=1)^(N-L)▒n] ,n≥M(不含正方形) 3、給定範圍內之菱形數量: 廣義菱形個數一般式=狹義菱形個數一般式+正方形個數一般式。 4、給定範圍內之平行四邊形數量: 上下二條直線(斜錯)平行四邊形數量 =(N-1)(N)(N+1) 左右二條直線(斜錯)平行四邊形數量 =∑_(n=1)^(M-1)▒n×∑_(n=1)^N▒n 5、給定範圍為2×N長方形時之等腰梯形數量: 4(N-1)+(1+2)×∆T_奇或偶×2(上下翻轉) 而各一般式彼此間可以組合成新的公式。 例如:平行四邊形一般式=長方形公式 + 斜錯平行四邊形公式。

凍析電解-以果凍取代電解液探討電荷流動方向

本研究利用蝶豆花果凍進行電解。透過將電解質水溶液製作成果凍的方式,使溶液具有固定的形狀,不會隨意流動,且利用蝶豆花作為酸鹼指示劑,方便觀察電解時電極處所產生的酸性物質和鹼性物質,而酸性和鹼性物質讓指示劑顏色改變,藉此觀察果凍膠體內部離子的移動情形。透過電解蝶豆花果凍,能在電解實驗中觀察果凍明顯的變色,使人更加了解離子的流動方向,也能觀察電解實驗在電壓大小、電阻不同、路徑長短不同、同時有不同高低電壓在同一果凍時,離子的流動情形。我們發現電壓愈大,會使電解的速率加快,但是不會影響反應途徑。而在不同電壓中電解,離子會選擇往最高電壓方向移動。

液滴在垂直振動液面上的交互作用

當液滴滴落在一個靜止的液面上時,其可能會直接化入液面中,或是在液面上維持形狀過了一小段時間後才塌陷化入油面,然而,若令液面持續的垂直振動則可以使在液面上的液滴維持跳動很長一段時間(圖1),在穩定情況下甚至可以維持數小時。而這些液滴之間的交互作用模式更為有趣,包括相互吸引(圖2)、排斥,甚至是更特別的自我推進(圖3)等。本研究使用矽油做為液體,專注於兩顆矽油滴之間的平衡距離,找出它們的成因與了解相關變因對現象造成的影響。

金屬防鏽探究

「鏽」是金屬表面因氧化而產生的氧化物或是氫氧化物 是一種氧化反應的產物,金屬的氧化生鏽,在有氧及潮溼的環境中,最容易發生,如果有酸性物質存在,則會加速生鏽,影響金屬生鏽的原因包括金屬材質種類活性大小、氧氣供應、水氣濕度、溫度、金屬浸泡溶液酸鹼性、材質變形處理等因素有關。 本活動探討影響金屬生鏽的因素:金屬材質種類、氧氣、水分、溫度、溶液酸鹼性、金屬形狀、覆蓋物等,我們以簡易材料設計實驗探討金屬生鏽的因素,同時探討防鏽的方法 。

魅力「柿」「澀」--擋「布」 住的誘惑

市面上的柿染是利用新鮮柿子進行,我們則是廢物利用,把無法食用的澀柿餅煮成溶液,探討加入鹽酸及氫氧化鈉後溶液的顏色變化。我們使用手機的應用程式color assist紀錄RGB後再進行分析,並用pH計記錄各溶液的pH值,柿餅溶液呈酸性,加入鹽酸後呈粉橘色,RGB中紅色成分沒有明顯變化,藍色成分大幅減少,染布呈淡粉色。柿餅溶液加入氫氧化鈉後呈黃-暗棕色-黑色,因濃度而有所不同,RGB中紅色成分大幅減少,藍色成分變化不明顯,染布呈棕色,兩者與原來溶液的顏色均有所差異。加醋酸鐵定色,布料呈褐色系,加醋酸銅定色,布料呈褐色中帶藍綠,水洗3次沒有明顯褪色。紫外線照射1小時及14小時後用 Color Meter檢測發現顏色變深。