全國中小學科展

第57屆--民國106年

十字軍「斜」征

本篇是研究在矩形棋盤上主教的攻擊情形,藉由了解主教的攻擊性質,尋找攻擊滿矩形棋盤所需的主教最小值、最大值及其配置方法,接著經由證明來驗證其正確性,並發現其研究結果可應用於車禍預測。

馬虎小組的妙探尋兇-解開影響冷製法馬賽手工皂「不成皂體」的關鍵之謎

全班曾用冷製法做馬賽皂,只有我們不成皂體。逐步改變變因解謎:橄欖油過量造成配方中總油鹼比例超過5:1,即鹼量不足,使皂體偏向軟塌不成形發展,但仍成固體;一旦橄欖油失手量達3240克使總油量與總鹼量的比例達10:1,則即使4位組員分別打皂增加人為變異皆可重現當時的不成皂體,甚至再攪拌到Trace入模保溫後仍是不成皂體。實驗數據顯示我們的馬虎造就橄欖油量過多和手動攪拌互相影響使油鹼混合液從入模保溫到開箱晾皂前這段時間的含水量較高。研發暖氣定溫25℃加除溼模擬適當晾皂環境成功縮短晾皂時間。解謎過程出現無法忽略的事實:晾皂期皂體重量減少百分比和pH值的趨勢關係視為肥皂熟成的雙向判斷。意外發現不成皂體的多元面貌值得未來深究。

Amazing溫度差!——日常生活之熱電效應應用

本研究為熱電效應之日常生活應用,思考熱電效應與電腦冷卻系統結合的可能性。研究中設計了幾組電腦水冷散熱系統,將熱電晶片置入其中。電腦運作時,產生的熱能轉換成電能,檢視熱電晶片運作的情形,討論產出的電能是否有利用的價值,以及節省了多少能源,同時進一步思考是否能產出更多的電能。

多邊形上某類均衡點位置性質研究

在一個廣場的邊界上有許多家流動攤販(動點),假設顧客均勻分布在廣場內,而顧客只因與攤販位置距離的遠近決定消費行為,所有攤販皆想盡一切辦法獲得最多的客源,我們討論當攤販在廣場上移動時,在哪個位置能找到其獲利之局部最大值,若每家攤販獲利皆在局部最大值的位置時,向兩旁移動獲利皆不會增加,故不會選擇移動,稱之為"均衡"。 本篇報告討論各種不同的形狀的廣場下均衡點位置問題,成功地做出了多邊形、圓形、橢圓形等平面圖形的均衡點結論,以及最後給出至簡單封閉凸形的解決想法,並在多邊形的情況中,成功證明出均衡點的存在性以及唯一性。

槭動心旋—槭樹翅果飛行模式之研究

槭樹翅果的長、寬、重皆呈常態分布。果實展弦比可分成最常見三群,分別為2.75~3.00、3.00~3.25、3.25~3.50。利用Tracker軟體追蹤果實掉落軌跡,槭樹翅果飛行有一定的規律性,且各型態翅果飛行皆具有相似性。翅果的落下過程可依速度分為自由落體期、減速期、緩飛期,翅果先加速落下後開始減速,最後維持穩定速度(0.44m/s±0.94)落下,而達到緩降效果。翅果上的肋痕會造成流速差使壓力不同,產生旋轉力而使翅果開始旋轉。旋轉時,轉動動能增加,移動動能減少,會造成翅果減速,而達到緩飛的效果。翅果除了自轉,也會繞著翅果外的一個軸公轉,公轉半徑約為翅長一倍到兩倍。緩飛期的公轉較明顯。

牛奶如何影響Ampicillin作用於E.coli

本研究主要探討牛奶如何影響藥物作用的能力。我們選用大腸桿菌(E.coli)與其對應殺菌藥物—氨苄青黴素(Ampicillin),作為本次實驗對象進行研究。第一部分我們探討Ampicillin對E.coli作用的濃度範圍,第二部分探討牛奶濃度是否影響E.coli的生長。第三部分探究牛奶如何影響Ampicillin作用於E.coli的生長。研究結果顯示,牛奶確實會抑制Ampicillin作用於E.coli的能力,我們發現其原因為:① L-半胱胺酸結構中的硫醇基會影響青黴素類抗生素的氮硫碳雙環活性中心,造成抗生素藥效下降。② Ca2+和Ampicillin螯合使其作用能力下降。第四部份,我們實驗證實牛奶抑制Ampicillin的藥用能力原因為其成分中含有的Ca2+與Cysteine。

含「晴」脈脈~葉片排列與受光面積對太陽能板效率之研究

近年來環保意識抬頭,但是人類對電力的需求卻從未減少,太陽能有效利用一直是個課題。本研究調查各種植物經物競天擇的樹葉排序方式,想像植物葉片就是太陽能板,研究其角度、面積和排列方式...等,並找出利用太陽光最有效率的葉序排列。本研究蒐集不同葉序的植物,在不同角度陽光照射之下,使用機器視覺技術來自動定位葉片,再進行影像判讀測量出受光與非受光相對面積比例的變化,探討哪種植物的葉片排序方式對太陽能利用最有效率。實驗顯示:受光面積相對比例由大到小分別是: 叢生>互生>輪生>對生,此重大發現期望未來能深入研究,改善太陽能板的設計,期待將模組化微型太陽能板藏於仿生行道樹中,提高效率並為城市注入生活美學。

颱風吞併現象之探討

研究主要探討颱風吞併前後出現的現象,颱風吞併屬於藤原效應中的單向影響型,跟一般常見的雙向型藤原效應不太一樣。我們找出歷史上颱風吞併的數個個案,利用地面天氣圖與衛星雲圖來進行分析,並以中心氣壓較低(視為較強)的颱風作為主要觀察對象,觀察合併前後雙颱的距離、移動、氣壓變化的狀況。我們得到雙颱合併的條件為:距離大致小於700公里,此距離較互繞型藤原效應(約1000公里)小,且雙颱半徑比必須大於2。另外,雙颱靠近時會先互繞再吞併,而此時的雙颱相對移動速率對颱風吞併不造成影響。且在雙颱互繞時,若以中心氣壓較低的颱風為座標軸原點,則中心氣壓較高的颱風移動路徑常呈南北向移動。

數學界的虛實整合(利用3D列印創新萬花呎之研究)

我們從圓繞圓的萬花尺出發,先熟練傳統萬花尺的數學原理,並自製一些特殊的狀態,例如畫橢圓的萬花尺等。接著是圓繞橢圓,這部分要注意橢圓的周長要改以齒數對應到內圓的周長齒數。另外我們延伸出兩個主題,橢圓繞圓、橢圓繞橢圓,這兩種一定要結合我們學校的3D列印設備創作新的萬花尺模型,並進一步的推導橢圓繞圓和橢圓繞橢圓的擺線方程式,最後我們也歸納出筆插位置不同、起始點不同所畫出的圖形差異。

花博將現,公車暢遊臺中大發現!

起因於一次想搭公車回家的經驗,卻問不到可以返家的路線,在一切只能依賴網路、手機等3C用品來解決問題外,似乎很難找到一條回家的公車路線。 為了有效應用大眾運輸交通工具,搭乘公車需要更好的查詢和規畫用品,因此我們嚐試製作出一張圖來了解臺中市公車連接的情形,再運用代碼的方式整理出一份表格,用來確認起點和目的地,藉由同停靠站視為等值的想法進行站間的換算,用以規畫出一條真正可以實施的公車路線。 本研究除了提供一個公車路線規畫工具外,仍有許多值得及可改善之處,因此文末除了說明應用的方式,更提出幾項改善的想法,以讓工具的應用更佳便利,符合並接近生活的情境。