全國中小學科展

第54屆--民國103年

水舞-水滴在薄層液上的噴濺性

平時易見花瓣形式之水花,主要是水滴滴撞到淺薄液體時所產生,相較起厚水層的碰撞,須有較大高度才能產生水花,却也同時伴隨不必要的水柱噴濺。為單純研究水花的可能瓣數,利用淺水層相當容易產生水花,此時水花瓣數與大小有一定的數量範圍,我們分別以碰撞速率、水滴大小與薄層液黏滯性來探討影響的效應,同時發現到薄層液碰撞出的水花,與水滴在硬物上的噴濺形式有原理相似處,而透過後者的噴濺點分佈進行解釋。

看不見依然存在-莫比烏斯盤的探討

這次研究從平常網路上使用的雲端硬碟符號開始發想,同時我們想研究莫比烏斯環但想要做和別人不一樣的東西。所以兩者結合之後就形成了我們沒看過的莫比烏斯盤。莫比烏斯盤保有某些莫比烏斯環的特性,但又可以透過「翻開」將隱藏在其中的面翻出來。而我們透過假設與觀察規律之後再進行實作,找出了很方便的莫比烏斯盤展開圖製作方法。之後我們還知道了莫比烏斯盤的結構與原理,對莫比烏斯盤有了更深入的討論與理解。

百發百中-機械投籃機

利用積木自製投籃機,不斷進行投射動作,找出最穩定的投擲狀況。再來利用設定投射手臂角度和手腕角度及球體材質不同,彈力材料的變換來找出進球率最佳的條件組合。投籃器和籃框的距離是因應投射力道太強或太弱時的調整變數。最終目標是在設定的條件下尋找出百發百中的投籃機模組。

空穴來風-無扇葉風扇之風向、風速與曲率改變之探究-

本研究探究市售之無扇葉風扇標榜相較於有扇葉風扇的風速更大且更穩定,但研究結果發現並無廣告效果。研究發現無扇葉風扇距離出風口越近並無呈現風速越大之規則,而是有位置上的差別。研究群提出Y型理論來進行解釋,意即在無扇葉風扇前方風從底下馬達吹出時,下、中兩個位置的風壓低且都吹向中間吹,但到了上的位置風壓集中在這裡,左上,右上都有強烈的氣流,但到中上時兩道氣流對撞反而使風變小了。最後,研究群試圖改變無扇葉風扇的曲率,探究其出風速的大小比較,其結果顯示6*6(出風口高度為1.2cm)的曲率設計可找到最大風速,且最大風速的出現點在0基準點上方,推測可能是出風口瞬間造成氣壓降低,使得周圍的空氣流入補充所導致。

綠能傳無線、智慧照明亮

隨著智慧型手機普及現在生活中已是密不可分的3C產品之ㄧ,功能推陳創新CPU處理速度也不斷提昇,為廠商攔住消費者青睞獲得肯定購買的商業手法,由於商業化大多以利益為考量,在創新功能上卻忽略小細節。

這是什麼鳥選擇~無尾鳳蝶幼蟲顏色與假眼之探討

陽台上的無尾鳳蝶幼蟲怎麼不見了!綠色葉子不是可以保護牠嗎?牠的假眼不是可以嚇退敵人嗎?昨天還在的,怎麼一下子都被小鳥吃光了,怎麼會這樣!到底綠色與假眼有沒有保護效果?為了一探究竟,我們決定一起模擬實驗找答案! 實驗結果發現小鳥有顏色分辨能力,且會先啄食無假眼的假蟲。但不管有無假眼,小鳥都是從假蟲的尾巴開始啄食。實驗亦證明了大假眼比小假眼更具有保護效果。 在背景保護色的測試中,實驗發現綠色背景在實驗初期具有良好的保護效果,但時間一拉長,則發現綠色背景對假蟲的保護效果並不佳。另外,小鳥對我們實驗的假蟲都戒慎恐懼,每每要到第4天或第5天後,才敢啄食近在眼前的美食!

六隻小豬的夢想屋-「三合土」灰漿探討與古建築復舊

我們的研究主要探討古建築「三合土」灰漿的施作與應用,並以實驗所得的「三合土」灰漿進行古蹟復舊。研究過程中,分別就「不同白灰配比」、「添加不同纖維材料」和「養灰」三個實驗變因進行灰漿的力學性質測試,希望由實驗過程得到灰漿的最適配比。進而針對「三合土」灰漿與現代建材-水泥的力學性質進行比較,並實際搭建古蹟建築。 研究結果顯示:(1)內層灰漿重量配比為,蚵殼灰:水:糯米漿:糖漿:麻絨絲=1:0.4:0.4:0.05:0.005。(2)外層灰漿重量配比為,石灰(養灰):糯米漿:糖漿:麻絨絲=1:0.4:0.05:0.005。(3)「三合土」灰漿在黏結力、結構強度透氣性三種建築需求上均優於水泥。(4)「三合土」灰漿可應用於古蹟建築的復舊與修復。

創新架構之家庭自動化研製

家庭自動化的定義:利用各項電子零件系統或是可以程式化,協助人類處理家中事物時可以毋須直接接觸或是做出反應的一種機制。 以往製作此一系統必須花費不少精神在做系統整合,一部分是要做單晶片及連結一個伺服器去達成所要的功能,或者是利用單晶片去實踐整個系統,前者較為容易但是必須要建置一個體積較大的伺服器,且維護費用較高。後者體積較小但是程式碼撰寫則相對困難。 本系統是用Raspberry PI試圖完成家庭自動化的功能:偵測輸入信號(防盜系統)、控制輸出信號(用以模擬燈泡),且可以用PC或是手機上網,便可以瞭解家庭中之各項資料。

「颱」客~追!追!追!

我們以水漩渦模擬颱風進行不同路徑的侵台實驗,以量化方式記錄漩渦生成時和侵台前暴風範圍變化。我們也利用兩個水漩渦模擬雙颱形成,實驗在不同距離及強度變化下,漩渦之間的相互影響。透過實驗我們有下列發現: 一、 路徑2、3、4颱風受到臺灣地形破壞較嚴重。 二、 路徑1、6、7颱風受到臺灣地形破壞程度較輕微。 三、 路徑5、8、9颱風受到臺灣地形影響居於上列兩者之間。 四、 颱風的氣流切入角愈大,受到地形破壞情形愈嚴重。 五、 沒通過臺灣的颱風,離台愈遠,受到破壞的情況較不嚴重。 六、 兩漩渦相距15公分時無法產生相互影響。 七、 兩漩渦相距10公分時,兩漩渦會以質量中心產生逆時針互繞,小的漩渦最後被併入大的漩渦中。

『拈』舞動你我的人生

『火柴遊戲』(The game of Match),一個中國最古老的二人遊戲,有人稱之為『筷子遊戲』(The game of Chopstick)、『拈子遊戲』或『尼姆遊戲』(The game of Nim),在遊戲中,對戰的兩人可不斷的改變規則,並設法去找尋所謂的致勝技巧。但是其中最吸引人的就是『先取的人可以拿任意根火柴,但不可以一次取完,而後取的人所拿的數量不可超過上一人所取的二倍,同樣是取走最後一根火柴的人就獲勝』及『每次取的數目是1〜5根,先取的人不可以一次取完,而後取的人所拿的數量不可與上一人所取的相同,同樣是取走最後一根火柴的人就獲勝』。好奇的我們於是決定悠遊於火柴棒的遊戲中……。