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臺灣

響由形生~喇叭狀共振腔對聲音表現的影響

本研究探討喇叭共振腔的波導形狀,對聲音傳播距離、響度和音色造成的影響,我們依斜率變化自製窄頸、橢圓、三角喇叭共振腔進行探究,成功發現形狀影響聲音表現背後的物理關聯。研究結果如下: 1.喇叭狀設計會引導聲波能量更順暢往出口集中傳播,也會改變諧波數量造成音色變化。 2.窄頸喇叭響度增強效果最好,聲音傳最遠。 3.三角喇叭在中低音諧波太多,易產生雜音。 4.喇叭邊界的形狀會決定空氣對流速度,窄頸喇叭空氣流動最慢反而響度最高。 5.聲波遇到喇叭邊界後,產生的干涉會影響傳播距離與範圍:窄頸喇叭能量集中於中央軸線 ,傳播遠,具指向性;三角喇叭兼顧傳播範圍和強度;橢圓喇叭能量均勻散佈腔體,傳播範圍最廣但強度不足。

有趣的同心三角形

本研究從著名的歐拉三角形公式出發,我們將圓內接同內心三角形,推廣至圓內接同重心三角形和圓內接同垂心三角形。有關同重心與同垂心三角形的存在性與作圖範圍,我們巧妙利用原三角形的九點圓來進行刻劃!再將研究項目放在同心三角形的邊的包絡線,我們先給出其焦點,再用純幾何方式來證明銳角三角形時,其包絡線為橢圓;鈍角三角形時,包絡線為雙曲線;直角三角形時,則是退化為垂心與外心。值得一提的是,本研究進一步整合同內心、同垂心、同重心三角形,發現面積成等比之關聯性。最後考慮將圓內接改成圓外切的同心三角形,這個難度提升很多,我們成功利用奈格爾線來處理這個研究項目,它顯著不同於圓內接同重心三角形。

神仙豆腐-臭黃荊應用與探討

本研究探討臭黃荊葉製作「神仙豆腐」的科學原理與應用,重點包括:(1)以碳酸鈣取代傳統草木灰作為安全凝結劑,最佳比例為9克葉粉、1克碳酸鈣、500毫升水,凝結效果良好無異味。(2)透過碘滴定法發現臭黃荊與其他飲品、藥材比較,抗氧化能力優異。(3)開發創新食品神仙桂花球,雙層結構設計改善臭黃荊風味與接受度。(4)設計茶包配方,以臭黃荊為基底搭配薄荷、菊花等食藥材,兼具養生功效與適口性。實驗中為了解決科學問題,自製門形抗壓機、滴定終點判讀器、無氧攪拌器等特殊工具;還發現空氣接觸量不一定影響抗氧化力、新鮮葉片抗氧化優於乾燥葉粉等結果。最終結果顯示臭黃荊具有養生食材的開發潛力,突破傳統製作方式與風味限制。

浮光流轉-走馬燈探究

透過一系列實驗研究走馬燈的設計與性能,探討不同因素對旋轉速度與穩定性的影響。實驗中,用紙杯與卡紙製作燈罩及燃料杯,並測試燈罩的長度、大小、開口方向,以及燃料種類與燃料杯設計對熱氣流的影響,希望能改善走馬燈的運轉效果。結果發現,當空氣受熱上升時,會驅動紙杯旋轉,而開口方向決定了旋轉方向,當開口朝左時,紙杯呈逆時針旋轉,當開口朝右時,則順時針旋轉。此外,我們測試了不同高度與大小的燈罩,變化開洞的數量、形狀與角度,並調整洞口在杯側的位置,以分析其對旋轉效果的影響。這些結果有助於理解熱對流、燃燒機制與機械運動的關係,也為改善走馬燈的設計提供了參考依據。

擺撞協奏曲:相位完美節奏—Lato Lato運動機制之研究

本研究探討Lato-Lato與物理機制相關的系統:在一根繩子的兩端各懸掛一顆球,並將繩子的中點固定在一個能夠垂直振動的支點上。當支點以一定的頻率和振幅進行振動時,系統最初表現為規律的單擺運動,但隨著振動條件的改變,球體間逐漸發生碰撞,並開始出現能量累積現象,導致整個擺動幅度顯著增大。本研究從直觀的實驗觀察和嚴謹的數據分析兩個角度入手,通過設計精密的實驗裝置和採集詳細的運動數據,深入探討這一現象背後的機理。我們著重研究了碰撞過程中能量與動量的轉換,以及振動頻率、振幅、繩長與球重等參數如何影響系統的運動狀態。最終,我們提出了調整支點振動相位以實現最佳能量傳遞效率的方案,為未來相關工程應用提供一些新的思路與參考。

BRing harmony to – 以色相分析Briggs Rauscher反應

本研究以錄影方式紀錄BR反應並透過自研程式分析色相值變化以探討澱粉濃度、溫度、硫酸錳(Ⅱ) (𝑀𝑛𝑆𝑂4) 濃度與金屬配位對 Briggs-Rauscher 震盪反應的影響。查閱文獻發現反應系統中澱粉的存在影響三碘離子 (𝐼3−)與澱粉的吸附與反應 (Csepei & Bolla, 2015);而本研究發現,平均週期與澱粉濃度呈非線性關係。實驗過程發現反應時週期先抑後揚,有頻率飄移發生,推測為錳(Ⅱ)與自身放熱所致並進行實驗;將結果與文獻相比顯示,本研究觀察到的震盪模式應屬諧波成分震盪 (harmonic oscillation) (Vukojevic, Soerensen, & Hynne, 1993) 或更複雜的震盪型態。 而在分析過程中,使用FFT頻譜分析與CWT時頻分析結合VMD與HHT嘗試以時域、頻域方法找尋與量化差異;並發現使用延遲時間遷入的相空間重構可以產生顯著的圖樣做非線性化學指紋應用。

液滴與固體表面的碰撞行為探討

本研究利用注射器與蠕動泵浦穩定產生直徑 3mm 液滴,並以高速攝影觀察其撞擊行為。實驗發現液滴撞擊乾燥固體表面時,表面粗糙度對接觸角影響不明顯,親水與疏水材質則導致「錨定」或反彈翻轉。進一步研究顯示,液滴撞擊濕潤表面時,親水材質易拉緊液滴表面使其回彈,超疏水碳黑表面則造成液滴彈跳分離。針對濕潤IC晶片進行熱交換分析,結果指出高韋伯數液滴可打破錨定產生飛濺與擴散,顯著提升散熱效果,當韋伯數達193.3時降溫幅度達8.6°C,效能較低韋伯數提升近80%。本研究證實韋伯數與表面性質對液滴撞擊行為具關鍵影響,對液冷與熱管理技術應用具有潛力。

「雨」你每滴都來電-「液滴摩擦發電」與「晴雨轉換系統」的研究

本研究主要探討【自製液滴摩擦發電模組】最佳設置條件,並設計【晴雨轉換系統】,不僅開發新綠能 ,也能節省面積讓兩種發電系統並行。 我們用方便取得的材料自製【液滴摩擦發電模組】;設計【可控式液滴滴落系統】模擬液滴落下;利用示波器收集大量數據並制定測量標準及方法。 研究發現【液滴摩擦發電模組】在以下條件有最佳效果:(1)和水平面夾角70度(2)液滴直徑越大、數量越多、導電度越小(3)滴落高度、頻率越高(4)液滴不能重複利用(5)多組並聯(6)發電模組寬度適當。 除了自製【滴雨盆】模擬下雨,也在戶外實測,結果【晴雨轉換系統】正常運作,能發電讓5個LED燈同時閃爍;幫1μF/50V的電容充電,60秒達到23V,雨水真的滴滴都能發電!

「曲」之有道,「蛤」才知道

本研究以蛤蜊殼粉摻配水泥塊所構形的河道坡堤及形狀為主題,透過自行設計的落錘重力、摩擦力實驗,探討不同比例蛤蜊殼粉摻配的水泥,對水泥塊特性的影響;模擬不同坡道形狀與結構,比較對水流與生物 棲息的影響,結果發現20%蛤蜊殼粉摻配的六邊形蜂巢水泥塊能承重達218kg/ 片,耐衝擊性佳。摻配比例越高,吸水率增加、釋水量較少。蛤蜊殼粉μs≈0.81>顆粒μs≈0.58,蛤蜊殼粉的平均粒徑及偏差值為0.028+_0.016毫米,有利於水中生物攀附。梯形、長方形、平行四邊形的凹凸交錯坡道能有效減緩水流速度和堆積作用且黑殼蝦亦偏好此結構的棲息環境。本研究為了改善傳統水泥溝渠生態不友善的缺點,展現 蛤蜊殼粉水泥塊在生態共融、資源再利用與綠建築應用上的潛力。

掌中糊~探討水調麵糊流變性及對抹皮潤餅製作的影響

本研究利用高筋和中筋麵粉調配水粉比為0.8~1.1的水調麵糊,透過單位面積麵糊黏手的重量、流速、斷裂時的臨界質量及斷裂點的回縮實驗,探討水調麵糊的流變性及對抹皮潤餅製作的影響,並嘗試以海藻酸鈉來改變麵糊流變性,調出適合新手製作的抹皮麵糊。實驗結果以中筋麵粉水比1的麵糊黏手性、流速適當,麵筋強度不會造成麵糊回縮,加熱凝膠化的餅皮厚薄、彈力及耐水程度與市售餅皮接近。水粉比1.1的中筋水調麵糊加入0.2%的海藻酸鈉,做出的潤餅皮彈性最好,捲料時比較不容易破裂。水粉比1.1的高筋水調麵糊加入0.2%的海藻酸鈉,做出的潤餅皮耐水性最好,包捲高水分的食材較不容易浸溼露餡。