全國中小學科展

高級中等學校組

茼蒿行不行

本研究使用六種不同的混合土壤探討其種植的茼蒿的株長、根長、重量以及其部分部位硝酸鹽含量分析有何差別。於株長的部分,以一般土加有機肥最為突出,其中有一組平均株長達到12.2公分;於根長的部分,以一般土加蚯蚓糞土最為突出,其中有一組平均根長達到約22公分;於重量的部分,以純一般土最為突出,其中有一組平均重量達到約60公克。 此外,由株長變異數分析得知,同質性檢定顯著性皆>0.5。F=2.981,p(顯著性)<0.01,代表株長確實會因為土壤不同而受影響。由根長變異數分析得知,同質性檢定顯著性<0.5。F=2.945,p(顯著性)<0.01,代表根長確實會因為土壤不同而受影響。由重量變異數分析得知,同質性檢定顯著性<0.5。F=3.859,p(顯著性)<0.01,代表重量確實會因為土壤不同而受影響。

以剪力牆裝設於縮尺模型探討校舍建物之減震效益

台灣位於歐亞、菲律賓板塊交界處屬地震頻繁區,而1999年發生921地震對台灣建物造成嚴重損害,爾後政府投入大量經費對校舍進行耐震補強,其中以裝設剪力牆為常見補強方式,因此我們想藉由縮尺建物模型實驗進行探討校舍建物裝設剪力牆後之減震效益。 本研究目的係模擬長八間教室、高三層樓單元之長軸向校舍建物進行之抗震試驗,並透過對照組與實驗組模擬不同地震波下位移、軸力與加速度進行比較?並討論在實驗模擬後各方面的特性並比較差異。 藉由安裝位置、開口形狀、大小、斷面四種不同控制變因進行討論,本研究實驗結果顯示,安裝於對稱建物長跨中心皆有明顯之消能效益,且開口與材質亦有不同減震效益,而模型尺寸規模亦屬重要關鍵。

以元啟發式最佳化演算法進行鐵路時刻表排點

鐵路時刻表排點至今為止仍十分仰賴人工作業,且排班優劣對於乘客服務品質有顯著影響。本研究採用元啟發式最佳化演算法及模擬器進行旅客列車鐵路時刻表排點,旨在找出一份針對旅客需求、提升旅客運輸成功率且降低旅途時間的時刻表。我們提出一種班表編碼機制,可依此產生班表草稿。我們研發的模擬器可將班表草稿轉換為合法無衝突之班表。最後,透過登山演算法及基因演算法來搜尋班表草稿,並以模擬器評估優劣,我們實現了一個自動化排班系統。我們也以不同的乘客測資針對於不同演算法進行比較,並試圖找出表現最好的演算法。實驗結果指出我們的模擬器能有效率產生無衝突時刻表,且所提出之演算法操作相較現行班表可提升運輸成功率和降低旅途時間。

光銦硫水-硫化銦/氧化銦光觸媒複合材料的探討與應用

將光觸媒應用於降解染料,可以減少有機汙染物,達到環境保護的功效。在我們的研究中,調配不同比例之硫與銦,進行鍛燒,分析其作為光觸媒降解染料之可行性。由實驗發現硫化銦有吸收可見光與紫外光光譜的特性,光催化效率佔了很大的優勢。而在光電流實驗中,發現In:S=1:1與2:3的比例下光電流值高於硫化鎘,由於硫化鎘對人體有害,故硫化銦有取代硫化鎘作為光觸媒的可能性。在In:S=2:3的比例下進行羅丹明B降解有最佳效率。在我們的研究中已成功製作出具有明顯稜角的結晶顆粒且能於可見光下行光催化反應的光觸媒,並能順利降解有機染劑,成為具有作為廣泛使用光觸媒之可行性,達到除污、殺菌、抑菌的目的。

智慧農業掌控系統之研究

在農業生產過程中,溫濕度、日照強度、土壤水分、肥料...等諸多因素,對作物生長狀況有決定性的影響。這些自行種植者,簡易方法可以參考氣象單位的測候資料,進階的方式則是智慧化,在種植場域加裝攝影機、感測器,如圖一所示架構。智慧農業的優勢有: 自動化監控,精確控制,降低生產風險,提升質量及產量; 降低人力耗費,提高效率。 在本研究中,我們以物聯網技術,結合影像串流,製作了農業用的監控系統,可以手機遠端影像監控,功能包括即時影像觀看、自動灑水、噴藥(或施灑液態肥)和施撒固態肥料等功能,協助農民耕作更比較方便,同時也加強產品品質。成品將以小型化溫室容器之自動化控制為目標,同樣的架構可以擴大至較大型溫室及農地建置。

傳統市場顧客環境識覺與攤商地方感之研究

傳統市場是台灣市場文化代表性的地點,然而,現代社會中美式量販店與超級市場越趨普及,壓縮了傳統市場的生存空間。為了保存傳統市場的文化,政府近年積極推動傳統市場轉型,期盼為傳統文化注入新元素。而本組觀察到南門市場與黃石市場近來積極轉型,但轉型過程中卻產生很大的發展差異,攤商的去留、顧客的來量皆差異甚大。於是我們想利用地方感與環境識覺的概念,對兩地傳統市場的攤商進行地方感的訪談,顧客進行環境識覺及地方感問卷調查,企圖探究造成轉型過程產生如此大差異的原因為何?研究結果發現兩地攤商的地方感受到傳統市場政策規劃影響甚鉅,在顧客的環境識覺方面,南門市場的問卷調查結果也顯著較其他傳統市場較佳。

不翼而飛—論圓筒飛行器轉速與初速對飛行的影響

本實驗利用自製的x-Zylo(圓筒飛行器)發射器,觀察不同飛行條件下,圓筒飛行器的總位移及側偏距離有何不同。在做完測試後,我們發現轉速與初速是個值得研究的方向,於是我們決定深入探討圓筒飛行器旋轉速度與初速對飛行筒的側偏距離及總位移的影響。結果顯示,轉速較快的狀況下圓筒飛行器側偏距離較小;轉速與初速都和總位移成正相關;而初速越大,側位移越大。於是我們憑藉此結果,並參考文獻,提出了幾項理論來解釋此現象,並且將我們的理論寫成程式,希望能驗證我們理論的可行性。

波妞的熱管-氣泡週期性生滅運動的探討

我們經過一系列的實驗,確認鎳鉻絲經由玻璃管壁、水將熱沿徑向傳導給氣泡吸收,類似池沸騰作用,大氣泡會因熱傳導效果差而截斷傳熱,降低吸熱效果;同時因氣泡往下方冷水庫延展擴張,除了經由冷管壁傳導、冷水對流置換來散熱外,膨脹變大的氣泡也因表面積的增加而加大了輻射散熱作用。因此,要使波妞的熱管形成大氣泡,且能穩定持續地週期性生滅,需要使其儲熱與放熱速率達到一個動態的平衡,故我們僅能在特定的實驗條件下看到這個現象。此外,在進一步的實驗中,我們將波妞熱管設置了上、下兩個加熱區,意外看到了大氣泡的耦合作用,十分地有趣,也應用作為我們突破管徑過大實驗限制的方法。

箇中「橋」楚—研究不同演算法對數橋遊戲的差異性

本研究提出有關數橋謎題遊戲的程式實作辦法,我們已知數橋被證明是個NP-complete問題。我們研製出了數種解題條件與窮舉策略在演算法上的實現,並且比較了這幾種解決辦法的相對效率,再者也提出了數個NP問題的解決策略。本研究發現在進行窮舉的時候以取最小頂點值期望效率最高(表示該程式能有相對多,相對快的執行結果)。

芭蕾舞之無限旋轉——Fouetté turns物理剖析

芭蕾和物理有密不可分的關係,每個動作都能用物理原理來剖析。本報告對於無限旋轉─Fouetté turns進行討論,在有摩擦力的情況下,舞者為何能不斷的旋轉,必定是有得到新的角動量。而我們推論,舞者角動量的補充是來自旋轉時上下腳的動作配合,上腳伸直在外面畫圈時,下腳全踩,利用靜摩擦力產生新的角動量;而上腳收回時,下腳踮起,新的角動量使舞者維持旋轉。這樣一來一往,芭蕾舞者便能做出看似不可能、不合理的無限旋轉動作了。