全國中小學科展

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第53屆--民國102年

通關不「卡卡」—可讀取多重RFID感應卡之皮夾裝置

RFID 是「Radio Frequency Identification」的縮寫,中文稱為「無線射頻識別系統」。RFID目前廣泛的運用在交通運輸、門禁管制、物流管理及商業儲值上,甚至未來的學生證都會使用RFID。隨著RFID的運用越來越多,皮夾內將會同時有好幾張RFID卡,使得刷卡時必須將卡片拿出單獨刷卡,非常的不方便。本實驗目的即為發展出可讀取多重RFID感應卡之皮夾,對多種常見材料的RFID屏蔽效果及讀取影響作一系統化的探討。實驗結果顯示,屏蔽金屬會大幅降低RFID的讀取距離,且讀取距離與間隔厚度成正比。在可屏蔽材料中銀箔具有最佳之讀取距離,而搭配軟性電波吸收材(FAM)的測試中,銀箔紙具有最佳的讀取距離。本實驗最後成功的利用不同的材料組合,設計出只需刷皮夾的不同面,就可以只讀到特定的卡片。

君子“號球”

本次研究的靈感來自於2011年亞太數學奧林匹亞競賽初選考題中:「將10個箱子編號為1 , 2 , 3 , … , 10,另將10個球編號為1 , 2 , 3 , … , 10。今規定編號i的球只能放入編號1 , 2 , 3 , … , i的箱子 , i = 1 , 2 , 3 , … , 10。求恰有一個空箱子的放球方法數?」 此報告由原題向外延伸,運用「遞迴數列」與「排列組合」找出關係,從10個箱子空任一個箱子的總方法數,推廣到m個箱子空任n個箱子的總方法數,其結果與Euler's triangle相符。最後也將限制條件加以改變,包括奇偶數、改變球數與限制容球數,並討論其解法。

以HHT探討311日本海嘯對台灣各港的影響

本研究以希爾伯特-黃轉換 (Hilbert Huang Transform, HHT),來分析311日本海嘯對台灣各港的水位變動影響。利用HHT將各港驗潮站資料分解成數個本質模態函數 (Intrinsic Mode Functions, IMF),從中找出天文潮和海嘯影響的IMF。將主要的天文潮及趨勢線濾除後,可清楚看出海嘯影響水位的成份,進而分析各港口海嘯波抵達時間、振幅大小和主要頻率等。由 IMF 中可發現海嘯波來臨前海水水位退潮及急升狀況。此外,東部各港呈現出較為明顯的地震前導波(P波)所引起的高頻震盪波,與地震發生時間、P波傳遞速度、海水傳遞延遲及各港水位抬升時間都大致吻合,但較海嘯波到達時間大幅提前。上述研究結果,對瞭解海嘯波特性,將有所助益。

"城市殺手"直下型地震

本研究主要是研究城市直下型地震抗震的方法,並利用自製振動台來測試建築制震器的抗震能力,結果顯示黏滯阻尼器、斜撐式制震器效能較佳,類彈簧式、制震壁式則成效較差,同時亦發現軟弱地層厚度越高,到達共振情形越明顯,對P波、 S波震波實驗結果得知,S波對建築物傷害更甚,岩層實驗結果可知火成岩(安山岩)抗震能力較佳,大理岩則略差,軟弱地層則對震波有放大效果,得知只要建築物在岩盤上,安全性較佳。

最後一張王牌

這是一種撲克牌遊戲,關於數列規律與函數的研究,類似「約瑟芬問題」。假設手上有一些牌其正面朝上順時鐘排成圓圈,首先探討「蓋一張跳一張」的玩法,一開始將A號牌蓋牌,跳過2號牌把3號牌蓋牌,跳過4號牌把5號牌蓋牌,…每次都跳過一張還沒蓋牌的牌(若已蓋牌成背面的牌不予理會),最後可找到最後一張牌面朝上的牌。首先探討先蓋牌後跳牌的玩法,例如:「蓋一張跳一張」、「蓋一張跳二張」、「蓋一張跳三張」、…等,接著探討先跳牌後蓋牌的玩法,其不同張數牌之最後一張牌的規律。最後我們發現「蓋p張牌再跳q張牌」與「跳q張牌再蓋p張牌」的規則,不同張數n其最後一張牌為「等差跳躍函數」,分別為F(n)與G(n),有著相關性為F(n+p)=G(n)+p (n≥1)。

聞「硝」色變、聞「乳」喪膽

測定市售蔬菜顯示結球作物由於使用大量農藥及化學肥料,使此類結球作物富含高量致癌前驅物質(亞硝酸),本實驗利用植生型乳酸菌進行蔬菜發酵製成泡菜,觀察種菌及自然發酵(無額外添加菌粉)的各項變化。有添加植生型乳酸菌之泡菜菌數上升速度較快,且較市售的多,pH值的變化亦顯示其速率較自然發酵來的快速,並降低污染及失敗機率,故添加植生型乳酸菌進行泡菜發酵對於泡菜製作具極大的優勢。此外由糖度對照酸度、pH值、酸度的數據顯示,其糖度的消耗與酸度的生成呈現正相關,故乳酸菌及調味料的添加對泡菜發酵具有決定性的影響。再觀察亞硝酸數字,強制接菌的泡菜,不論是否有調味或未調味都可抑制亞硝酸之生成,甚至可以分解亞硝酸或中和亞硝酸,但是在市售的韓式泡菜並無發現乳酸菌的生成亦無發現亞硝酸,推論因為含有防腐劑所致。

非柿不可-柿子加工品之研究

本研究旨在針對柿子加工品製作方法、柿餅發黑及真假柿霜辨別做探討。國內南部柿餅製作有兩種脫水方式:「低溫脫水」(使用除溼機)及「高溫脫水」(使用烘乾機),結果發現「低溫脫水」製成之柿餅再生皮較厚,口感較Q,而且成本較低。柿餅因含單寧會氧化褐變,研究發現酸性可減緩發黑,一般業者使用防腐劑正好是酸性,實驗中找出防腐劑的替代品—維生素C可減緩發黑速度,雖無法長期不發黑,但二天內可防止柿餅發黑。也針對真假柿霜進行分析,真柿霜分佈不均勻及結晶緊卡在柿餅上,幾乎不掉粉,且柿霜粉遇溼容易被溶解;而假柿霜為沾石灰粉製成,分佈均勻,凹陷的蒂頭也佈滿柿霜,假柿霜易掉粉、遇水較不容易被溶解。提供以上方法希望能夠讓大眾能「買得安心,吃得安心」。

電子稻草人

本發明為一種安全、自動、無毒、環保的驅鳥裝置。以保護農田,避免穀物被鳥類吃掉。本發明包含下列三大部分:一、全自動電源供應系統:包含太陽能電池,小型風力發電機,蓄電池。二、綠色雷射旋轉燈:就是把綠色雷射燈安裝在旋轉盤上,使其對400公尺直徑範圍內的農田,每3~5分鐘旋轉一次,鳥類看到綠色燈光掃過,就會驚嚇飛走。三、控制系統:包含一個光敏電池連接自動開關,使上述裝置在早上以及傍晚開啟,中午以及晚上關閉,因為鳥類通常在早上及傍晚出來覓食。

探索社區「貝殼化石」鑽孔的過去與現在

我們去年參加科展,研究的主題是:「化石就在社區的土壤中」,在嘉南療養院旁的水果園撿了許多貝殼化石,發現有些殼上有一個小小的圓洞,我們很感興趣;於是今年又回到嘉南療養院旁的水果園,採集泥砂和貝殼化石來研究,希望找出孔洞形成原因及特徵。也利用科學的方法模擬玉螺掠食貝殼化石進行實驗,並探討水果園裡的貝殼化石被玉螺掠食與環境的關係。我們從實驗中,瞭解嘉南療養院這個地區在5800~7200年前被沿海洲所包圍的潟湖,是淺海和淡水的交界處,醞釀許多軟體動物。在這裡採集到的錐螺化石很多,牠們的個體跟被鑽的孔洞都很小,和現代錐螺相比相差很大。掠食者及被掠食者會為了生存而改變身體的結構和成長,進而演化出現代的掠食者及被掠食者。

放鬆「心」體驗-利用心率變異性探討音樂與精油按摩的放鬆效果

都市生活充滿著壓力與緊張,若能獲得真正的放鬆,那怕是片刻都能讓人得到紓緩並精神百倍。本研究目的為利用心率變異性探討音樂與精油按摩的放鬆效果。共有32位高職二年級女性受試者經過五種情境各10分鐘的放鬆體驗:1)聆聽放鬆音樂;2)頭頸按摩;3)頭頸精油按摩;4)頭頸按摩加上放鬆音樂;5)頭頸精油按摩加上放鬆音樂。實驗蒐集了受試者客觀心電訊號及主觀情緒量表資料。結果顯示:1)聆聽放鬆音樂、接受頭頸按摩與不從事放鬆行為情境下的放鬆效果相似;2)受試者接受頭頸精油按摩時產生的放鬆效果,較不從事放鬆行為顯著;3)聆聽放鬆音樂可以延續頭頸精油按摩帶給受試者的放鬆感受。本研究結果可供相關服務業者參考,讓人們皆能體驗最佳放鬆效果。