全國中小學科展

第56屆--民國105年

智慧節能水電梯系統

本科展以傳統電梯為基礎,提出一套智慧節能水電梯系統,此系統分為三大部份,為智慧節能、智慧感測、智慧監控。此電梯智慧節能功能,是將電梯原固定配重之配重箱,改良為可調節重量之配重箱,當載重箱發生變化(人數變化),此時系統會依據目前電梯配重箱現況,利用配重水調整配重箱重量,達到載重箱與配重箱的平衡,即可達到電梯運行功率消耗最小化的節能目的,另外在智慧感測方面也增設火災感測器、煙霧感測器、地震感測器、過載保護裝置來使電梯防止天災和人員疏失。智慧監控的部分,由PLC結合人機畫面和遠端監控系統與智慧電表,此功能可以讓電梯的整體資訊讓維修人員更方便了解電梯的狀況,與蒐集電梯的相關資訊,達到整個系統整合的目的。

B&W-探討黑白條紋系統溫差造成緩升溫效果的原因

我們發現黑白條紋的組合具有緩升溫的效果,在不同條紋密度比較時,可以將寬度分成三群(0.2cm,細紋,寬紋),條紋愈細,緩升溫效果愈好,但小至0.2cm時效果不佳。在黑白條紋系統中,不論1.5cm(細紋)或3cm(寬紋),外部黑條紋溫度都比白條紋溫度低,而內部則是黑條紋比白條紋高,如此會形成溫差,而有對流現象。我們以銅管模擬條紋溫差,無論溫度是上冷下熱或下熱上冷,經迴歸分析後發現對流速度都與溫差成正比,並具有高度相關性。我們認為黑白條紋內部跟外部皆形成溫差但方向相反而造成對流方向不一樣,產生熱逆對流機制的效果,使熱能不易進入瓶內,具有緩升溫的效果。

揭開月姑娘白天神秘的面紗

白天什麼時候看得到月亮?依本團隊研究,得到兩點結論: 一、翰林版教師手冊第24頁有兩點敘述有爭議: (一)同一天中,不可能早上、下午都可以看到月亮。說法錯誤。 (二)白天可以見到月亮的日期大約為農曆初四至十日的下午、農曆廿日至廿五日的上午。說法模糊。 二、只要在藍天的好天氣,除了以下幾種情形外,白天在月亮已經上升,尚未落下的情形下,都可以看得到月亮。 (一)月亮剛升起約1小時以內,因為角度很低,被建築物擋住,可能看不到月亮。 (二)月亮太陽夾角小於40° 時,因為太陽附近會受太陽光影響形成白色光冪,可能看不到月亮。 (三)月亮即將落下之最後2小時內,因為西邊形成的灰色光冪,可能看不到月亮。

積 排 面 ─ 探討方塊鑲嵌平面問題

以2×1的方塊進行排列,探討排列成 m×n (其中m為2、3、4,n為所有自然數)的長方形時,所有的排列方法數;分別以An、Bn、Dn分別表示2×n、3×2n、4×n的所有情況,並比較之間的關聯性。因為2×1方塊無法完整排成3×n的圖形 (其中n為奇數) ,故不討論。研究最後結果,我們得出An、Bn、Dn的遞迴關係式與An的通式解。 另外,還嘗試用3×1方塊,探討3×n的結果,並與An比較,發現之間的關係頗為類似;也因此能類推至利用m×1的方塊,排成m×n的長方形之情況。

Pipette 熱噴泉

本實驗主要是在探討pipette熱噴泉的現象,我們先觀察到了將吸入熱水pipette倒轉過來會有水噴出的現象,並設計適當的實驗方式與裝置加以詳細探討。研究的目標是找出影響噴泉最大高度的各種因素。實驗中我們改變熱水溫度、水量比例、滴管大小、滴管口徑、倒轉速度等,觀察各種變因對高度造成的影響並分析研究。找出這些因素如何影響熱噴泉噴出高度的關係,並進一步探討它的原理與建立理論模型。由我們的研究成果得到了一些相當不錯的結果與結論。

明盤易躲,暗密難解-自製躲避盤探究

躲避盤運動是時下國小學童流行且愛好的體育活動,兼顧安全性和趣味性,然市售版躲避盤價格昂貴,非小學生易購得用品,所以我們希望能利用簡單易得、便宜的素材,自製能飛行9.5公尺以上且兼具準度,又能丟擲上百次的躲避盤。 首先,我們解析市售版躲避盤的結構設計,進行影響躲避盤飛行變因的探討,發現躲避盤飛行的奧秘和自製躲避盤的適宜規格比例,並依此發現親手縫製躲避盤。然後,我們尋得創新躲避盤的依據-「在盤面中心加上絲繩以得穩定效用」。最後做出創新版的自製躲避盤,並經由實測證明,我們自製的躲避盤能符合躲避盤活動的各項需求且較市售版擁有更好的準度。

當牛糞銅在一起

本實驗以畜牧業廢物牛糞做為吸附重金屬之材料,並以常見之重金屬銅作為吸附對象。在研究中顯示以氫氧化鈉為處理液純化牛糞纖維效果佳,且能有效提升牛糞吸附重金屬效果,在研究中發現每克經過鹼處理之牛糞對銅離子之吸附量高達1805.3毫克,並能夠將1000ppm 50mL之銅離子溶液中的銅離子幾近完全吸附,吸附率高達99%。此研究結果除大幅減少過去處理牛糞的耗時,並有效提升其吸附效果,使其更具移除重金屬之價值,且能有效減少重金屬汙染及畜牧業廢物汙染的情形。

神機妙「蒜」「韭」厲害

注重健康養生的飲食,避免攝取到化學加工的食物,對於現代人來說是個重要的課題,因此如何利用植物的抗菌成分來保存食物,是我們這次研究的主旨。 本研究在探討常見具抑菌成分的蔬菜,其汁液、菜渣、全食材、高溫加熱、濃度等因素是否影響抑菌的效果?以下是本研究的結論:蒜汁、韭菜汁、韭黃汁、韭菜花汁及蒜頭渣的抑菌效果佳,其中,蒜頭在加熱十分鐘後的抑菌效果仍然不錯,但韭菜、韭黃、韭菜花在高溫加熱後的抑菌效果變差,另外,全食材的蒜頭也具有抑菌效果。在濃度方面,韭菜花最低抑菌濃度是40%,韭菜與韭黃最低抑菌濃度是30%,蒜頭的最低抑菌濃度則是5%。最後以麵糰和竹筷測試蒜頭汁、韭菜汁、韭黃汁、韭菜花汁發現有不錯的抑菌效果。

任給n個正整數邊長可形成的三角形數及其由最少至最多數目歷程討論

在本篇文章中我們將討論任給n個正整數邊長可形成的三角形數目,以及由最少至最多數目的例子建構歷程,而討論這個問題也牽涉到在一線上建構不同的圓,利用不同的圓及圓心之間的關係來討論出例子建構歷程,也利用幾何關係證明出一些相關定理。

電學番外篇─「液體導線」導電性質之探討與科學遊戲之設計

電解質水溶液導電(解離說)及金屬導電性質(歐姆定律)都是科學的基本知識與概念,本研究藉由一部電影的趣味情節「尿液導線」發想,將兩者相互結合,以「電解質水溶液」作為基本電路導線,設計實驗進行導電性質之探討,研究結果發現:驅動液體導線導電的電壓有最小值,液體導線的導電性質明顯具有「依數性質」濃度越小的液體導線與「歐姆式電阻」相似,當溫度及濃度越大時,則導電性質越趨穩定,且導電離子的移動與「重力作用」及「液體運動狀態」無明顯相關,導電性質與「溫度」、「截面積」及「濃度」有正相關、而與「長度」有負相關的關係,此外;研究者依據實驗結果設計一項「液體導線」的科學遊戲,提供簡易操作及演示分享。