分類彙整:2018數感盃

柯南 通往天國的倒數計時|2018|高中組專題報導|佳作

作者 許聖玟/永春高中 

日本人氣漫畫名偵探柯南是一部紅了20年的經典,陪伴許多人長大,從1997年第一部劇場版《引爆摩天樓》推出後造成轟動,之後柯南每年會固定推出一部電影。推理解謎一直是柯南的重要元素,且隨著科技的進步,電影中的聲光效果也越來越厲害,更多了緊張刺激的動作場面。隨著時代的潮流不斷進步,成為不朽之作。                                                                                                  

在柯南電影系列中,有一部「通往天國的倒數計時 」,其中出場人物包含柯南,約重18公斤;小哀,約重18公斤;步美,約重16公斤;光彥,約重20公斤;元太,約重40公斤。了解這些角色體重訊息後,接下來我們就可以來看看其中一段特殊的情節設計。

電影裡,典禮會場上短時間的黑暗之後,又有另一人被殺害。現場也和第一次一樣,留下了一個小酒杯。非常明顯的,這兩次的兇手必定為同一個人。壞人琴酒利用警察與毛利小五郎正在調查案件的混亂之際,引爆了藏在大樓內的炸藥,銷毀組織一切不可告人的情報,同時把在樓頂的柯南偵探團困在裡面,使他們陷入了危險。在這麼危急的時候,柯南等人卻利用飛車逃離了這危險的大樓,到了另一座大樓!

我們來看一下他們是怎麼逃出去的。                                                                             

這兩座大樓的水平距離大概是50米,大樓間的高度差約20米,所以說,如果車子真的要飛過去的話,距離就會變成拋物線,這樣的距離會變成60米長。地球上的物體雖然在水平方向運動的時候能夠以等速度前进,可是當物體正在下墜時會因位重力的關係,以等比的加速下墜。下面是電影中小哀的分析過程: t=√ˉˉˉ2×20÷9.80665=2.02s≈2s 也就是说,從20米高處下墜只需2秒。 2s->60m=1s->30m,其中30m/s=108km/h,但經過柯南分析了場地以及車子的問題後,推論他們的時速最高只能衝到60km/h 。               

基本上柯南他們是沒有機會的!但處在準備爆炸的大樓裡,這樣的情況值得他們賭一把!

柯南估計宴會場距離能讓車加速到60km/hr加上爆炸的推力,時速應該能夠到108/hr以上。其實這句話有非常大的問題了,以多少人在車上能加速到60km/hr?現在是五個小孩,如果他們全部都要上車,那乘客總重約120kg了,那麼這樣還能如期在相同距離內加速到60km/hr嗎?現在多出了多出了120kg,那麼車子的速度應該會更慢。60km加爆炸風根本是在賭博,因為實際上是多少柯南它自己應該也無法保證,除非它知道是怎麼樣的炸彈,以及炸彈放置的地點推論,但電影中並沒有提到這樣的資訊。

接下來就看一下我的算法吧!

我先假設它是一台跑車大約1600kg,那麼總重就大約是是1600kg+120kg,接著代入F=ma的公式中裡面,假設真的像柯南估計的一樣在宴會場跑完是60km/hr,那爆炸帶給車的推力必須讓車能夠加速到108kg/hr,其中加速度a=108-60=48,F=(1600kg+120kg)*13m/s=22360N,所以爆炸產生的推力須達到22360N。假設在完美狀況下,其他阻力都都不考慮,而F>22360N,那就應該可以飛得過去!

相對的,如果說爆炸給的推力F<22360N,那我們就沒有柯南可以看了。

在未來,假使我們能夠將車子改良,使車子在更短時間與更短距離內加速,並且到達一定的水準,那麼現實中發生類似情況時,人們就不用冒著風險去賭一把了。

或者說,假使運氣好,炸彈是空用炸彈的話,也能幫助我們逃出生天。因為空用炸彈的爆炸威力是足以到達30000N以上,反推回去的話,即使車子只加速到50km/hr,也能安全過關!

航海王—魚人島之千陽號的壓力|2018|高中組專題報導|佳作

作者 耿元廷/永春高中

「航海王」是一部大家耳熟能詳的日本動漫,通常想要了解一部動漫的精隨,就要先了解它的故事設定是甚麼,地點、主角所存在的世界、時間以及主角和他的同伴們最終的目的是甚麼,了解了以上要點之後,讀者才會有身入其境的感覺,也才能體會作者真正想表達的意涵。                                                                                               

那就話不多說,先來介紹這部動漫吧。這部動漫到目前已經出了八百二十多集了,想要成為海賊王的魯夫踏上了航海之旅,為了就是尋找海賊們口中以及共同夢想的大秘寶「ONE PIECE」,這一趟旅程必定將會經過許多地方並經歷許多刺激的冒險。

 在第517集到第578集中,魯夫一夥人將會到達「魚人島」展開新的冒險,顧名思義,魚人島是在大海中,跟大家想像的海龍宮是一樣的。在此,諸位看倌不免會有個疑問:「船要如何開到海中呢?」

先說明,魯夫他們的船不是潛水艇,因此需要鍍上一層「肥皂泡」才能潛到水底。想要通往位於海平面10000公尺以下的「魚人島」都必須在夏波帝諸島做準備,也就是請鍍膜的師傅幫忙在船的外部鍍上一層肥皂泡,肥皂泡會把整艘船包起來,類似防護罩的功能。

於是又就有一個疑問了——海水到底有多深?

有可能到10000公尺那麼深嗎?其實答案是有的,世界最深的海溝「馬里亞納海溝」深達10994()公尺,所以在地點方面上是符合邏輯的。

接下來就是我最大的疑惑了:「肥皂泡所承受的壓力!」        
我們都學過,一大氣壓力在每平方公分上所造成重量為1033.6公克重,大約是1.034公斤重,而在海中,每下降10公尺就會增加一大氣壓力。依此類推,當魯夫一夥人成功抵達當魯夫一夥人成功抵達魚人島時,他們所承受的壓力為1001個大氣壓力,也就是1035.034公斤重!而且這只是在一平方公分上!        

至於魯夫他們的船「千陽號」到底有多大呢?讓我們來計算一下吧,首先,他們的船有三層樓加上一個地下室,草帽海賊團目前共有九個成員,七男二女。一樓有男生房、水族館、能量供應室;二樓有女生房間、保健室;三樓有圖書館、測量室、甲板、健身房、果園、花園,地下室是武器房,總共有六個倉庫。若是要計算千陽號的表面積,我們將它想成長方形的,底面積由六個倉庫來計算,一個倉庫大約三坪(裡面放的是小型的船),所以底面積大約18坪,由於船的構造是底部較窄、上部較寬,因此我們將底面積設為20坪(請將20坪想成  坪),一坪是180公分180公分,所以換算後為平方公分。至於側面有四層樓高,每一層樓算成250公分高,所以面積大約為平方公分。接下來剩下船頭了,船頭的部分面積約為平方公分,因此總面積約為平方公分。

整艘船到達魚人島時竟然可以承受 公斤重的力!

這個數字太驚人以致於無法表達它的威力,我們將這個數字換成實際物體,一隻成年大象最重可達5000公斤,所以千陽號外的肥皂膜當時就等於  ,約等於九十八萬零三百八十四隻大象站在上面。

若是數字還是太大,導致大腦無法想像的話,我們將實際物體換成世界體積最大、體重最重的哺乳類動物「藍鯨」,身長可達33公尺、體重可重達200公噸(200000公斤),所以換算後,,大約兩萬四千五百一十隻成年藍鯨,從動畫上來看,肥皂膜的厚度不超過0.5公分……。談到這,我們不禁會想知道,人類史上到達海底最深是多少公尺?或者是說人造機器,包括有載人、無人機器?

答案出乎意料之外!在西元1995年,日本的「海溝號」在馬里亞納海溝進行了水深達10970公尺的潛航,創下了無人潛水器的最深下潛記錄。若是千陽號也是使用海溝號的金屬所製作而成的,想必這個地球已經沒有任何武器可以破壞它了吧!

相信在未來的科技會不斷的進步,但終究無法抵抗來自大自然的壓力。潛水艇目前最多只能下潛400到1000公尺,這個數字會因為製作潛水艇的材料以及海的鹽度所影響。人們若是想要親自看到10000公尺下的大海長甚麼樣子,不妨可以透過想像力來實現,想像力就是我們的超能力,或者你也可以像我一樣坐在電視前看著動漫,讓別人的想像力帶著你遨遊世界吧!

數學X網路X友情|2018|高中組專題報導|佳作

作者 林哲宇、陳景熙、李澤/成功高中

「欸,網路借一下。」  

「開一下啦。」

  這些令人苦惱的問題,總是充斥在擁有行動網路的同學之間,深深困擾著他們。

  在學校,只有少數的學生,手機擁有無線網路,他們經常受人覬覦,總是受到沒有網路的人的苦苦哀求和情感的勒索,要求他們開啟網路分享。但是這些擁有網路的學生,並不是每個人都擁有"吃到飽"的網路,也就是沒有使用流量限制的網路,他們往往只有學生專案裡僅僅5G、3G,乃至於僅1G的數據流量,他們縮衣節食般的小心使用,深怕會超過他們的數據限制,而被迫支付超額使用的高價費用,於此同時,他們必須適度分享他們的網路給沒有網路的同學,以維持他們和同學之間的友誼關係。

  友誼的定義曾經是如此單純,但是在這科技化的年代,友情,已經從午餐的雞腿,演變成了行動網路。為了拯救這些深陷水火之中,徬徨面對人生的十字路口,在友情和行動網路流量之間做著無限掙扎的同學們,只有透過找出最合適的網路使用,才能夠挽回同儕間的友誼,找回當初最純粹而美好的情誼。

  莎士比亞:「有很多良友,勝於有很多財富。」,友誼像清晨的霧一樣純潔,金錢並不能得到友誼,唯有最真摯的行動網路,可以贏得友情。

  古人有云:"知己知彼,百戰百勝",在進入這場屬於數據的戰爭前,我們必須先了解敵我,掌握有利情報,才有機會打贏戰爭,成為箇中佼佼者。

  根據國立成功大學、亞洲大學所執行的「學生網路使用情形調查報告」,在平日,學生每天平均會使用75.2分鐘,假日則平均使用266.1分鐘,由此來看,學生每個月的網路使用時間約在72.5X20+266.1X10=4165分鐘,又根據高苑科技大學通識教育中心所執行的「大學生網路使用行為與網路影響之研究」,學生上網時,花費在遊戲的時間佔25.67%,傳輸訊息的時間佔26.26%,上社群軟體的時間佔11.34%,查資料的時間佔16.42%,看影片的時間佔6.87%,網路購物的時間佔6.57%,下載檔案的時間佔5.97%,值得一提的是,看成人影片的時間佔0.9%。

  進一步,我們實際測量了每項活動所使用的大約流量,得出玩遊戲使用960k/m,傳訊息使用18k/m,社群軟體使用2007k/m,查資料使用683.89k/m,看影片使用30000k/m,購物使用18000k/m,下載檔案使用42000k/m。

  由此,我們可以得出學生每個月約使用4165X(25.67X960+26.26X18+11.34X2007+16.42X683.89+7.77X30000+6.57X18000+5.97X42000)kb,大約等於33.644Gb。

  再者,報告中也提到,學生使用網路的場所,在家裡使用的時間約佔90%,在家裡以外的地方使用的時間約佔10%,假設學生在家裡會選擇使用家裡的wifi網路,則學生每月手機行動網路的使用流量約為3.36G。

  孟子曾經說過:「人之相識,貴在相知,人之相知,貴在知心。」,想要真正的了解周遭的同學朋友,就要了解他們和你借網路的時候,會使用多少的流量,才能做到相知,甚至知心。會被同學們借網路的場所,多在學校和補習班,佔據他們網路使用時間約5%,每月使用流量約為33.644X5%,約為1.68G。

  雖然友情無法估計,但是借網路給朋友的使用流量,和雞腿的價值,卻是可以衡量的。每個人每月1.68G的流量,不禁讓我們開始懷疑:友情,從過去到現在,從午餐的雞腿到行動網路,究竟改變了多少呢?

  電信業者每月5G的方案,需要月繳587元,代表1.68G的流量,價值197元,然而一支單點的炸雞腿,大概要花50元,假設同學一口可以吃掉約1/10的雞腿,代表一個月吃掉的雞腿價值50X30X1/10=150元。

  友情,真的漲價了。不過,就像白米漲價了,飯還是要吃一樣,就算友情漲價了,依然還是我們的生活必需品。

  要想得到別人的友誼,就得先向別人表示友好,網路,便是友好最佳的代名詞,但是,縱使桃花潭水深千尺,還是不及汪倫所使用的網路流量。我們都希望朋友能夠盡情使用網路,但是有限的網路,卻總是讓人在友情和流量之間,做著痛苦的掙扎,究竟在這困難的選擇當中,要如何取捨呢?

  假設同學每個月自己使用網路的流量,呈現常態分布,期望值設在3.4,標準差是1.7,而同學使用別人分享的網路的流量也呈常態分布,期望值設在1.7,並設標準差為1.7。   魯迅曾說:「人生得一知己足矣,斯世當以同懷視之。」如果今天只有借給一個好同學,在5G的方案之下,以常態分布的曲線來看,就有52.3%的機率會超過流量限制


這意味著如果你的目標只是結交一位知己的話,在友情和流量間的取捨,幾乎是對半的機率。如果想要組成三人偶像小團體的話,以常態分布曲線來看,約有14.5%的機率,還能夠維持在流量限制下。


以此來看,有5G流量的同學們能夠順利的從友情和流量中的掙扎中走出,但是他們只能專一的結交一至二位朋友,勉強可以度過擁有同儕陪伴和朋友情誼的美好學生生活。  

至於辦置10G流量的同學,以常態分布圖來看,他們在和一位同學分享的情形下,超出流量的機率幾乎趨近於0%


可以達到最理想的狀態,和同學間產生最完美、純真、單純的友誼。如果和兩位同學分享的話,有97%的機率可以維持在流量限制裡;


如果是分享給三位同學的話,維持在限制的機率是81.1%;


分享給四位同學的話,則有45.4%的機率維持流量;


五位同學分享的情況下,則是13.2%。


由此可見,有10G流量的同學至多只能考慮和5位同學分享,而且他們無法避免在友情和流量間掙扎抉擇的命運,是否要冒那86.8%超過限制的機率分享網路給第5位同學呢?那是屬於他的人生分界點,他的高中生活,將在這個決定中,在兩個平行宇宙中,分成兩個不同的故事。

  友情和流量,永遠都是兩個難分難解的問題,而這些問題,永遠也沒有正確答案。人生處處有著風險,而只有最能評估、計算風險機率,正確做出決定的人,才能順利過著快樂的學生生活──除非你有吃到飽網路。

文豪泰歌爾曾經說過:「我的朋友,你的網路飄蕩在我的心裏,像那海水的低吟之聲,繚繞在靜聽著的松林之間。 」,也許過了許多年,同學們都已經成年,在社會的各個角落使用著他們自己辦的行動網路的時候,他們會突然想起曾經有個同學,大方不吝嗇的借給他們行動網路,那些還停留在心裡的低吟之聲會再次響起,那些學生時代的青春回憶會再次冉冉升起。對了,那個借我網路同學叫什麼名字呢?有點想不起來。

死亡回歸!菲迪皮德斯該如何活著並以更有效率的方式跑完馬拉松? |2018|高中組專題報導|佳作

作者 洪裕翔、林昱甫、曾啟維/國立中興高中

說到現在最熱門的全民運動,可以說是非路跑莫屬。
不需要像自行車花大錢購買裝備,只需要一雙適合自己的跑鞋及透氣排汗的輕便服裝,就可以開始享受路跑的樂趣。
而現在常見的路跑比賽,大都會依照里程長短分成不同的組別,而其中最大的里程通常取42公里左右,也就是大家常聽到的馬拉松。
馬拉松之所以得名,其歷史要追朔到公元前 490 年的希臘。
當時正值波希戰爭,雅典軍在馬拉松平原擊退波斯軍後,便派遣傳令兵菲迪皮德斯(以下簡稱為 P 君)立即從馬拉松平原跑回雅典傳達捷報,而 P 君也很希望將捷報盡快送回雅典,因此全程約 42 公里的路程都沒有停歇。當 P 君奔回雅典傳達勝利的消息後,當即力竭而死。

§

「呼…呼…好累啊…」

「眼前一片漆黑…我是死了嗎?」

「嘛…至少我成功完成了任務,這也是值得了。」

忽然一陣白光佈滿整個空間。

「P 君~ P 君~」

「是誰在呼喚我?」

刺眼的白光使 P 君瞇起雙眼,無法看清她的全貌。

「妳…是誰?」

「吾是誰並不重要,汝只需要知道,汝出現在這裡還太早了。」

「什麼意思?我不是死了嗎?」

「吾可以給汝一次機會,使汝重生。而汝必須在有限的時間內,尋找能夠逃過死劫的方法。」

「什麼意思,難道我還可以復活?妳到底是誰?」

「吾嗎?告別前就告訴汝吧!吾是世界的法則,唯一的全能之神……」

她說完後,視野倏地改變,P 君發現他來到了另一個空間,身邊還多了一個機器,上頭寫著:「賜予汝三天的時間,請從這台神器中得到汝所需的線索。」

這時,知識像一個鐵槌砸在 P 君的腦袋上,關於神器的使用方法一一流入腦中。

「這個叫平板電腦的神器,真是出乎意料的方便啊!」

於是,P 君開始從網路上尋找能完成任務的方法。

「原來地球是這麼廣闊呢,還有許多我不知道的城市。」「馬拉松的故事?看來我以後會很有名啊~」「有人質疑這個故事?以為我不存在?要不要我再死一次給他看!不不,神明大人都讓我復活了,怎能再死一次呢。」

……

「叮咚!」沉浸在網路中的 P 君被突如其來的聲響嚇到,冷靜下來才發現畫面顯示著未讀訊息,原來是神明大人給他的通知:剩餘時間,兩天。

「不能再繼續浪費時間了!」看完通知的 P 君慌張的思忖著。
「要讓自己不會死亡的因素是什麼?」P 君開始回想當時的情況:自己因為看到雅典城,興奮的提高跑速,不久便頭昏眼花,在傳完話後就眼前一黑,不支倒地了。

「如果能讓自己在最短的時間內,消耗較少的體力,且不致死,或許就能完成目標。
對了對了,還有地形跟距離的因素!」如此思考後的 P 君便開始搜尋相關的資訊,但經過一段時間後,卻只得到一些運動與消耗熱量關係的資訊,無法將其與體力消耗做連結。

當 P 君在苦惱時,這時「叮咚!」又是一則訊息,裡面只見一段文字:「江之不盡,以源足之;源竭,江不復存焉。」
「神明大人在打什麼啞謎呢?」P 君是一肚子的困惑。

說完這句話的 P 君似乎想到了什麼,忽然安靜了下來。
「江流…體力…源頭…熱量…如果把江流想像成體力,將源頭想像為熱量… 神明大人的意思難道是要讓我把體力消耗假設成熱量消耗嗎?」P 君繼續思考著:「體力不支是指人體已經没有足夠的體力支持人體活動,那麼只要算出熱量消耗,不就能得到死亡的原因了?」

「就是這樣!之前查到的資訊都串起來了!」P 君興奮的將他查到的資料一一寫在紙上:

走路的攝氧量=3.5+(0.1*步速(m/min))+(1.8*步速(m/min)坡度)
跑步的攝氧量=3.5+(0.2*跑速(m/min))+(0.9*跑速(m/min)坡度)
運動的總熱量消耗=體重*運動時間*(攝氧量/200)

而 P 君又想起他在查資料時誤觸連結而看到的中文小常識:
步,行也。(平常走路的速度)
行,人之步趨也。(快走的速度)
趨,走也。(慢跑)
走,趨也。(快跑)
奔,走也。(最快的跑步速度)
(皆自《說文解字》)

「若把這想成自己的跑步速度的話…」P 君喃喃自語道:「便可以對照自己的速度!步約為 60m/min、行約 180m/min、趨約 300m/min、走約 420m/min、奔約 540m/min。其中跑速最慢的『步』雖然能保證不會累死,但卻會耗費過多時間;跑速最快的『奔』則是會讓我直接累死在路邊。因此『步』和『奔』就不要列入計算好了。」

「接下來就該考慮坡度的問題了…」P 君憑著自己的感覺和平板上的資訊畫出了馬拉松到雅典的地形圖(圖一)

「線條歪七扭八的怎麼算啊,還是畫的簡單點好~」語畢 P 君便將地形圖取點簡化。(表一)(圖二)

「有了這些數據,加上上面的公式,就能計算出眾多因素與熱量消耗的關係,而後選出完成任務的最佳解!」P 君興奮之餘不忘整理表格(表二)(表三)(表四)

「以我寫出來的表格來看,在每一段之中,速度愈快,他的總消耗是愈少的,但是不可能每段都用『走』跑速,否則還是會體力不支;而考慮到時間長短,就也不能每段都用『行』跑速。而路途總共有 13 段,取個平均值分配,把行、趨、走的次數設為 4 次、4 次、5 次好了。」

再來就是跑速的分配,若將路段簡單的分成「陡坡」、「緩坡」和「平地」三類,那就可以作下列的假設:「如果在陡坡將『走』跑速的次數用盡,那緩坡和平地就只能使用『行』和『趨』;相反的,如果在平地將『走』跑速的次數用盡,那緩坡和陡坡就只能使用『行』和『趨』了。」

「陡快緩平慢和陡慢緩平快,究竟哪個既省力,又符合時間效益呢?」

P 君一邊搔著頭一邊開始在紙上規畫跑速:
依照陡坡跑快,緩坡、平地跑慢,則跑速在每段分別為:
「行」:L2、L3、L12、L13
「趨」:L4、L7、L9、L10
「走」:L1、L5、L6、L8、L11
以此假設之計算結果:
熱量消耗:3014.7 仟卡
時間:160.2 分鐘

依照陡坡、緩坡跑慢,平地跑快,則跑速在每段分別為:
「行」:L1、L5、L6、L11
「趨」:L4、L7、L8、L9
「走」:L2、L3、L10、L12、L13
以此假設之計算結果:
熱量消耗:3085.3 仟卡
時間:141.6 分鐘

可以發現到,前者的總熱量消耗比後者少了約 70 仟卡;相對的,前者的時間比後者多 20分鐘,面對這種結果,若要在兩者之中選出一種較佳選擇,必須從中進行比較:

[1-(前者總熱量消耗/後者總熱量消耗)]*100%,其結果為:2.29%
[1-(前者時間消耗/後者時間消耗)]*100%,其結果為:-13.1%

根據以上的兩種選擇,得出在陡坡時跑慢、在緩平地時跑快的具有比較利益,算出這個結果的 P 君頓時鬆一口氣。

「總算是得出結論了~ 三天的努力並沒有白費!」說著 P 君看了看剩餘的時間:10 分鐘。

「接下來就等時間結束了。」



「叮鈴鈴~時間到了囉~。」突然,一道門出現在 P 君面前。
看著眼前熟悉的風景,P 君無畏的笑著「遊戲,重新開始了!」
穿越時之門後,P 君回到了戰後不久的馬拉松平原,並按照先前的數據再次前行,最終活著跑回了雅典,舉國歡騰。為了感謝神明大人創造的神跡,P 君決定為神明大人建立一座神殿,其名為…

「糟糕!我忘記問神明大人的名字了!」

〈全篇完〉

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註一:本篇專題報導使用小說式寫法,與一般專題報導體裁不一樣。我們希望能以這樣的方式,增加讀者對這類文學的興趣,不會因為字太多等原因使讀者讀到一半或根本未讀就放棄閱讀,進而推廣這類文章。

註二:本文中除了菲迪皮德斯的體重、跑速及跑速分配為方便推導之假設,其餘皆為真實資料經適當調整後得到。

註三:在現實中,體能跟身體熱量雖有關係,但終究是兩回事,但本文為了簡化思考,把體力變化量視為熱量變化量進行推論。

一目十行—正常人能辦到嗎!?|2018|國中組專題報導|佳作

作者 黃勤祐、林奕綸/福和國中

一、導讀

書是陪伴我們一生的必備良伴,書中的內容都來自先人的智慧,做人的道理、生活的常識絕大多數都得從書中汲取,這也說明了書對每一個人的一生有多重要。所以,可以推測看越多書,內在涵養越豐富。但是人的時間有限,想成為人上人,就得在最短時間看越多書,用數學角度看的話就是:時間/看書的速度=書的數目

二、速讀的起源

    講到看書的速度,就不得不提到這個耳熟能詳的成語「一目十行」,一目十行的典故來自南朝梁武帝的兒子-蕭綱。據說他從小天賦異稟、聰慧過人,四歲時開始認字閱讀,且能一目十行,過目不忘。當時許多學者不信,紛紛拿來自己的文章考驗蕭綱。結果只看一眼的時間,蕭綱就能流利背出文章,順便挑出當中的錯字,頓時讓那些學者蒙羞不已。

另一次速讀的大躍進是第二次世界大戰時,美國國防部為使軍官能有效且迅速地判斷空中快速行進的戰機標誌和各式型體,發明速視儀裝置,快速閃示視覺刺激,藉由閃示訓練,軍官可以在 1/500 秒內辨別極小的飛機圖像。閱讀學家的後續研究發現受過訓練的普通人平均可在一分鐘內閱讀2萬個英文單字,未受過訓練的人平均可閱讀200個單字,可見人類在閱讀上具有相當大的潛力。

三、速讀簡介

有鑑於古代毛筆字較難書寫,每行字假設約為20字,十行字共200字。而看一眼的時間假設兩到三秒好了,一般人在兩到三秒時間是否能看完兩百字都是個問題,所以我們先撇除看完得背下來的情況,先針對「速讀」方面去討論。

速讀(英語:speed reading),是快速而有效的閱讀,是一種在不影響理解和記憶的情況下,提升閱讀速率的閱讀方法。速讀的方法有很多種,例如去除默讀、還有組塊化等。(默讀: 不出聲地讀書。但腦動的比默讀快,默讀反而拖慢速度;擴大視野:讓視野擴大,藉此增加吸收的內容。)

中文一直是公認前幾難的語言,不過在此姑且看作和英文單字一樣好閱讀,就這樣的假設看來,看一眼當作一秒,蕭綱看一眼的閱讀量一般人需要一分鐘,因此可以得出蕭綱的閱讀速度是未受訓練人的60倍。我們反觀現代受過訓練的人,閱讀速度約是一般人的100倍,由此可見現代已遠遠超過一目十行,看來人們在閱讀領域有很大的發展空間。

四、速讀實例

人們的閱讀速度到底能多快?如果以20000字/分鐘的速率進行,假設每天撥1小時看書,共60分鐘,120萬字,連金庸著作-倚天屠龍記(約100萬字),都綽綽有餘,再加上日積月累,閱讀量之大令你無法想像!

如果還無法體會的話,不要緊,從頭細算一次:有個人叫小明,從小就愛看書,10歲開始每天看書三小時,直到20歲後出社會。因為工作較忙碌,但還是維持著一天1小時的看書時間。後來到了70歲退休,秉持著活到老、學到老的精神,每天閱讀2小時,最後100歲終其一生。小明熱愛看書,但一生沒經過速讀訓練、所以速率是200字/分鐘,直到20歲以前的閱讀量是200x60x3x365x10=131400000(1億3千1百4十萬)。然後20~70歲的閱讀量是200x60x365x50=219000000(2億1千9百萬)。最後70歳~100歲的閱讀量是200x60x2x365x30=262800000(2億6千2百8十萬),總和是613200000(6億1千3百2十萬),約是613本倚天屠龍記、208套哈利波特、1457本哈利波特。                                                                                                                               

又有個人叫小美,30歲才發現閱讀的樂趣,每天閱讀一小時,直到100歲都維持著規律的作息,特別的是,小美喜歡「工欲善其事,必先利其器」,特別去上了速讀養成班,而且成效拔尖,變成20000字/分鐘的速讀高手。小美一生的閱讀量是20000x60x365x70=30660000000(3百零6億6千萬)

結果來看,小美約莫是小明的101倍左右,但小美只花了25550個小時,小明花了51100個小時。

五、結尾

最後,結論是小明花了小美快2倍的時間,卻遠遠比小美少了100倍的閱讀量,可謂「事倍功半」,經過這個實例,了解了效率很重要,就算是一點點的差距,日積月累下也能造成巨大的改變,同時告誡我們,書本是活的,重點在於可否融會貫通,並非強硬記下的空洞知識,數學亦是如此,現代趨勢逐漸偏離「寫數學」,「生活中玩數學」將成為時代的主流。數學跟速讀一樣是一項「工具」也是一門「學問」,只要認真學習,體會當中之趣,便不再是一門學科。

說曹操,曹操到—探討速率及機率|2018|國中組專題報導|佳作

作者 賴廉凱、劉尚榤/福和國中 

每次在聊天的時候,假如說到A,A又剛好走進來,就常常會加一句『說曹操,曹操到』。到底為什麼會這樣講?這就是我想要研究的目的。

我找到了三個解釋……

第一種是皇帝被敵人包圍的時候,皇帝想要請曹操來救駕。信還沒送出去,曹操的軍隊就趕來了。

第二種是皇帝請曹操來保護他。結果敵人先來了,曹操剛好前來殲滅。

第三種場景不太一樣是在曹操與呂布的對戰中,呂布遇見曹操,問曹操,曹操在哪?曹操卻說前面的就是。明末清初文人毛宗崗評說道:「見了曹操,反問曹操,舍卻曹操,別趕曹操。諺云:方說曹操,曹操就到。當面錯過,豈不好笑?」只擷取前面兩句。

對於,第一種與第二種。士兵是從山東到洛陽的。經過Google的尋找如下圖所示。這個便是三國的古地圖,圈圈內的便是曹操出發的地點約609km。

士兵假如一天走一天路(8-10小時)約可推進50公里,即609/50,約是12天。信使騎馬的速度又更快了,每天約70公里,即609/70,是8.7天。但是,我想在皇帝與敵人之中一定有許多曹操的耳目,因此耳目一聽到甚麼,就馬上報告曹操。

所以,這個絕對可以在20.7天內出兵到皇帝那兒,我想這件事一定是曹操策畫以久的事。

一定只是他在等候時機,不僅能挾天子以令諸侯,還能有個「說曹操,曹操到」的美名。

至於第三種是因為曹操被呂布的部下陳宮所設下的伎倆,因此被迫與呂布決戰。假設曹操的軍隊約30000人,機率約1/30000。因為是被迫與呂布作戰,因此都是被殺的措手不及。所以應該只剩一半,一半是15000個人,機率約15000/1。而剩下的都逃的逃死的死,曹操剛好在正前方,因此機率變1/1000。雖然曹操很不幸的被找到了,但憑著他高超的演技成功地躲掉了。但下一個被呂布追殺的是一個騎黃馬的,因為不一定每個都是騎黃馬的。所以機率又更高了,約是1/200。

如果不考慮速率,我們叫曹操叫了100次,他來了50次,那叫第101次時他會不會來呢?先前來的機率是1/2(50/100),那麼第101次時機率也是1/2。如果有到,機率就會升高成51/101,但如果沒到,機率就會降低成50/101。最後,我認為曹操不可能死的,因為我所找到的都來自三國演義,而且假如呂布解決了曹操,也不會有後來的歷史。還有,一些歷史都因為三國演義的誇大以及渲染。但是正史是三國志,而不是三國演義。

其實,曹操其實也是個偉大人物。他不僅奠定了曹魏的基礎,更統一了北方。但三國演義卻把它黑成了邪惡角色。因為三國演義以蜀漢為基準,其實不代表蜀漢一定是好的,我發現雖然三國演義裡作者把曹操、周瑜、孫堅等不是蜀漢的人都把他們的一點壞誇大了,以此把劉備、諸葛亮等人好比成天下無雙的英雄,但從一些小地方也是看的出蜀漢的黑暗面,但蜀漢並不是不好,只是三國演義的誇大及渲染,導致讀到一些並不真實的歷史。最後對三國歷史有興趣一定要讀三國志。

書本能擋子彈嗎?探討書本擋子彈的可行性、實用性|2018|國中組專題報導|佳作

作者 黃于庭、吳均浩、張書瑋/福和國中

還記得不久前有看到一則新聞:一對美國情侶為了出名,用了一本百科全書想要把子彈擋下,結果男友被一槍打死,女友還被起訴過失殺人罪。雖然這樣的悲劇著實令人難過,但也激起我的好奇心:真的能用紙擋子彈嗎?如果可行,能實際運用嗎?(成功的話就能賺大錢啦,能替換掉厚重的防彈衣,也能換成更輕便的新裝備)

因此,我開始翻找網路上的各種資料。經歷一番尋找後,我得知他們使用的槍是沙漠之鷹,子彈則是.50口徑(約12mm)的子彈,初射的能量則至少達到400焦耳!(手槍的初速若為400 m/s²,子彈重量為6g,則在不考量能量損失的狀況下,則為480焦耳)

由於在台灣的法律下,個人是不能允許擁有槍械的,所以我們可透過簡易、並假設為線性比例的實驗來證明手槍子彈貫穿書本厚度的推論是否合理。實驗需要的物品大致如下:黏土、釘子、紙和質量塊。我們先用黏土把模擬子彈的釘子固定在一疊量測好厚度的A4白紙上(A4白紙用來模擬書本),接著,將質量塊從固定的高度放下,砸向釘子,查看釘子穿透了多少厚度的白紙,最後就能依照這些數據,依據線性比例的推斷,計算最後子彈在實際擊發時,真正能貫穿書本的厚度。

我們將紙的厚度設定在4mm,質量塊的重量是1.6kg,放置的位置則在離鐵釘上頭15cm處,準備就緒,3…2…1!  第一次,失敗。因為高度太高,不管砸了多少次,都沒有辦法準確地打中鐵釘,每次都沒辦法插進紙中,所以我們將高度降至5cm,提高精準度,希望結果能有所改變。預備,3…2…1!  第二次,還是失敗。雖然高度的部分已經沒有問題了,但這次是厚度。沒想到鐵釘的威力如此強大,直接摜破將近45張的紙(然而鐵釘前端也同時鈍掉了)。如果完全貫穿就沒辦法推測大約要多少本書,我們只好多疊幾張紙,再次重來。開始!接著第三次,失敗…不!成功了!這次釘子卡在紙的中間,既沒有穿透,也沒有完全貫穿,非常剛好。如此一來,馬上就能開始計算了。

依照公式U=m(重量,kg)g(重力加速度常數,9.8)h(高度,m),我們就能算出質量塊所產生的能量有多少。實驗中的質量塊為1.6 kg,高度則是5 cm,不過這裡的單位是公尺,所以替換成0.05m。算式如下:

U=1.6*9.8*0.05≈ 0.78(焦耳)

因此我們可以得知能量大約是0.78焦耳,接著,將槍的能量(400焦耳)除以0.78焦耳,在乘以釘子貫穿的紙的厚度(0.5cm),算式如下:

書本實際所需的厚度=(400/0.78)*0.5≈ 256 (公分)

如果一本書十公分,那麼這代表要25本以上的書才能擋住一顆子彈!(不過因為是用初速來計算,所以保守估計是25本,但實際上應該不用那麼多)我們也有在網路上看到一些實驗影片,拿了10多本超厚的字典才擋下一顆子彈。但是隨著槍枝或子彈的不同,需要的書本數也會跟著不同。

至於書本的實用性,我想是不言而喻,為了怕被子彈射到而選擇去買一堆書,還不如去買一件防彈衣比較實際,就算真的有那麼多書,要隨身攜帶想必也是十分困難的。所以,無防備的狀況下,用書本擋子彈是十分困難的。

不論是美國佛州校園的槍擊案造成師生17死、17傷,還是賭城拉斯維加斯的掃射事件,都讓人了解槍枝的氾濫與可怕,雖然書本不能擋子彈,但我希望能在有能力時,創造一種隨手可得、方便攜帶的物品能阻擋子彈,讓人們不需活在恐慌之中。

長髮公主不為人知的辛酸史!?小小驗證家說給你聽!|2018|國中組專題報導|佳作

作者 劉茂德、詹喬茵/宜蘭縣立復興國中

每位孩童的心裡必然珍藏著自己最為喜愛的童話故事。即使時光荏苒,這些陪伴我們的童話仍深烙印於心。

「長髮姑娘、長髮姑娘,放下你的長髮!」

如此耳熟能詳,我的腦海裡總有這麼一段台詞。

《長髮公主》的奇幻故事於2011年躍上大銀幕,成為了十分賣座的動畫《魔髮奇緣》。但已經是國中生的我們用更為理性的角度去觀看這整部電影,才發覺裡頭原來有許多待釐清的不科學!

在《魔髮奇緣》裡,公主為了與男主角一同逃離高塔,遂將自己的長髮垂掛於鉤子並將其拋置地面。那麼,

「公主一頭的金色長髮到底有多長呢?」這個問題在我心中油然而生。

    由於必須先得知塔高才能進一步計算公主髮長,但我們卻又無法準確實測高塔高度,於是找了鵝鑾鼻燈塔(24.4m)、三貂角燈塔(16.5m)、鼻頭角燈塔(12.3m)等十座台灣知名燈塔作為驗證輔助將其高度進行平均(註一):

(24.4+16.5+12.3+14.3+12.7+8.3+14.8+33.3+11.6+15.2)m÷10=16.34≒16m

假設我們以此平均結果作為最後的塔高,而公主將頭髮拋下距地面16公尺的塔頂,並順延著自己的頭髮溜下。此時的頭髮從地面延伸至鉤子再回到地面,形成倒U字型,所以我們可以進一步推理,公主的髮長應要為塔的兩倍高:16×2=32(m) !

一想到公主都需和這32公尺的頭髮朝夕相處,無論是行動上或清潔、烘乾頭髮,想必都為她生活帶來許多不便,小小驗證家我可是為她感到萬分欽佩啊!所以說公主的辛苦還真是無人知曉。

再讓我們繼續回到電影《魔髮奇緣》,片中公主的長髮是女巫每日的交通工具,當女巫呼喊著公主,公主就須將頭髮繞過鉤子垂放於地,而女巫會將她的頭髮來回纏繞於手腕,並站立在髮上等公主將她拉上高塔。這畫面是多麼怵目驚心,我們的頭髮要支撐一位成人重量成何容易?若是一般人,頭髮很可能因為無法承受而斷裂吧!看來長髮公主與其他童話裡的公主相比,似乎更為艱辛。即使真能承受一位成人重量,我們的女巫為免也太過殘忍,是否曾經體諒過公主啊…?

為了驗證頭髮是否真能如電影般支撐一個成人重量,我們做了實際測試。

別小看一根毫不起眼的頭髮,最終得到的結果可是讓我們眼睛為之一亮! 我們將砝碼逐一垂掛於一根頭髮上,五次測量後分別在90克重、110克重、90克重、110克重、100克重時斷裂。

平均後一根頭髮能承受重量約略是100克重,大概相當於兩顆雞蛋的重量。

在The Normal Trichogram Of The Adult這篇文章中提到:若髮色屬於金色的人,平均會有140000根頭髮。

再將上述化為完整式子:140000(根)x100(gw)/ 1000=14000(kgw)。

從而得知,當公主將女巫拉上高塔時,女巫體重最大能達14000公斤重!

金氏世界紀錄女性最大體重為544公斤重,14000公斤重簡直刷新了紀錄!所以這個數字可以說是和「不可能」畫上等號。

而在我們釐清女巫的真實體重之前,我們必須先計算出公主的頭髮重量為多少。這是因為,當公主將女巫拉上高塔,除了女巫原本的重量,還要加上公主的全部髮重,才是公主雙手拉起的所有重量。

於是小小驗證家們為了使數據更增可信度,親自走訪了美髮店並索取一束頭髮進行測試。

將蒐集到的頭髮經過一番好大的功夫整理後,取了一束約有40公分長的頭髮,利用電子秤將其多次測量後,平均後得到的重量約為96.93公克。再將這個長度放大為32公尺:

(32÷0.4)×96.93=7754.4(gw),相當於7.7544公斤重。

公主的頸椎必須要承受將近8公斤重的重量,想必這位看似瘦弱的長髮公主一定練就了鋼鐵般強硬的頸椎呢!

我們得知頭髮重量後,接著就能來進一步探討:

女巫的真實重量最多可以是多少呢?網路上查得 成年女性平均雙手拉力約落在380牛頓左右,將380牛頓換算為質量(F/a=m)

380÷9.8≒38.77 (kg)也就是說,在地球上有38.77公斤重。

而公主除了拉起女巫,拋至地面的頭髮也須一併拉起。所以將38.77公斤重扣掉剛剛計算出的頭髮質量7.75公斤重。

38.77-7.75=31.02 (kgw)

也就是說女巫體重最重約只能有31公斤重,若女巫重量超出31公斤重太多,公主將會沒有足夠的拉力將其拉起。而此數據也與上述計算的14000公斤重整整相差了452倍!可說是成功推翻14000公斤重這充滿驚嘆號和問號的數字。

《魔髮奇緣》中的公主被長期禁錮於高塔中,而女巫則出外採集蔬果等等。無論上塔下塔,在毫無升降梯的情形下,公主的頭髮都成了她不可或缺的出外工具。而我們可以進一步思考,公主的頭髮雖可承受女巫的所有重量,然而經過一天、兩天、三天……頭髮會到了一定的磨損程度,甚至也許造成公主頸椎的永久性傷害!我們的女巫可能要定期帶公主進行頸椎部分的相關檢查,不然到頭來也會把自己囚禁於塔裡了。

註1:燈塔數據參考
鵝鑾鼻燈塔24.4m
三貂角燈塔16.5m
鼻頭角燈塔12.3m
富貴角燈塔14.3m
太平島燈塔12.7m
七美嶼燈塔8.3m
蘭嶼燈塔14.8m
綠島燈塔33.3m
琉球燈塔11.6m
旗津燈塔15.2m

12360|2018|高中新詩|佳作

作者 陳詠璇/武陵高中

12360 公里的距離有多遠
如果有一隻不知疲憊的遊隼
飛行 32 小時就能衝進你的懷抱
如果有一條不懼寒冷的旗魚
游上 112 小時也能游進你的港灣
如果所有海洋都變成陸地
就能化身成奮不顧身狂奔 103 個小時的獵豹
可惜我沒有翅膀或魚鰭 海水仍然占地球 71%面積
至少想念的聲音兜兜轉轉 10 小時也無法被消弭
希望你能聽清