西瓜成熟检测

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1、臺灣二OO七年國際科學展覽會科別：物理學作品名稱：西瓜成熟與否和聲音關係學校/作者：國立彰化高級中學吳元劭作者簡介我是吳元劭，就讀於國立彰化高中，從小好奇心難以滿足的我，對於週遭的事物提出疑問並思考，對我來說是很頻繁的事，並且常常想要親自解決心中的疑問。使我高興的是：隨著知識（不管是對的還是錯的）不斷的增加，以及資源逐漸豐富，心中的疑問以及猜想能夠開始得到一小部分的滿足。希望我能夠更進一歩的繼續鑽研對大自然發出的疑問。我很高興有這個機會申請中學生參與科學專題研究以及參加國際科學展覽會。1西瓜成熟與否與聲音的關係TheRelationbetwee

2、ntheMaturityandtheSoundEffectofWatermelon壹、摘要一般人從小就知道如果要判斷西瓜有無成熟，只要用手輕拍瓜皮，利用聲音的特性就可以知道西瓜是否成熟，此技術看起來容易，卻需有多年經驗之西瓜商始可為之。本研究利用拍擊西瓜所造成之聲音進行非破壞性音波檢測，來探討西瓜之成熟度。換言之，本研究希望在依照西瓜商拍擊的習慣下，從客觀的科學角度，探討存在於西瓜商手上「聽音辨瓜」的奧秘。由研究結果得知，西瓜的拍聲在頻譜中可分為三個頻區，即西瓜殼所造成的高頻區，水及含水量高的果肉所形成的中頻區，及由空洞及含水量低的果肉所造成的

3、低頻區，而西瓜商就是藉由這三種音頻所表現出的綜合效果進行判斷。AbstractThemethod,tappingthewatermelonrindandlisteningtothesound,hasbeenoftenusedtojudgewhetherthewatermelonismatureornot.Althoughitisnotdifficulttotaptherindofawatermelon,itisnotsoeasytohaveacorrectjudgmentofthematurityjustfromthesoundyouheard

4、,unlessyouareanexperiencedwatermelonfarmer.Inordertoinvestigatethesecretthatthefarmershave,thisresearchdetectsandanalyzesthesoundoftappingwatermelonsinanobjectivelyscientificway.Accordingtotheexperimentalresults,thesoundcouldbeapproximatelypartitionedintothreeregionsinthefre

5、quencyspectrum,denotedashigh-frequency,mid-frequency,andlow-frequencyregions.Thehigh-frequencyregionandmid-frequencyregionareresultedfromthehardsolidrindandthejuicyfleshofawatermelon,respectively.Asforthelow-frequencyregion,itcomesfromthevacantholesorfleshwithlittleamountofw

6、ater.Basedontheexperiment,itcanbeconcludedthatthematurityofawatermeloncanbecorrectlyjudgedfromthecombinationofthesethreefrequencyregions,justlikethefarmer＇smethod.2貳、研究動機一般人從小就知道如果要判斷西瓜有無成熟，只要用手輕拍瓜皮，利用聲音的特性就可以知道西瓜是否成熟。印象中第一次看到這種功力的是一位西瓜商，他常形容未成熟的西瓜拍起來硬梆梆的，成熟的西瓜聲音清脆好聽，而過熟的西瓜拍

7、起來有如在拍大片肥肉一般。依西瓜商的說法應該很容易辨認，但事實不然。問到可否運用機器來分辨時，他卻認為這只能由經驗判斷，機器是辦不到的，這讓我產生疑問：既然可以由聲音分辨，那必然有其原理存在，這激起了我的探索心，所以我想以客觀的科學角度來探討存在於其中的奧秘。參、研究目的一、了解以手拍擊物體(以下稱拍聲)在頻譜中的意義(外在感官)。(一)有水與無水在頻譜中的意義。(二)了解頻譜中各個頻區的意義。二、了解為何西瓜的拍擊聲在成熟與不成熟間存在差異(內在結構)。三、探討西瓜商藉由拍擊西瓜找出好西瓜的奧秘。肆、材料、方法與步驟一、原理(一)成熟：引用生

8、物學(CampbellandReece著)對果實的成熟所做的解釋：「發育未成熟的果實是酸的，堅硬，並且成綠色，而只有在種子成熟的時期才變成可食用。在果