全國中小學科展

第57屆--民國106年

就是愛自拍-手機外加廣角鏡成像變形之研究

手機外加廣角鏡,可將較寬的景物拍攝下來,但照片卻產生明顯的變形。 我們量測三種距離(50、100、150公分)與四種廣角鏡(魚眼鏡、0.36x、0.4x、0.45x廣角鏡)在兩種不同相機(iPhone6s、ASUS zenfone2)拍攝照片,並以Photoshop軟體進行量測、分析變形情形。以下為我們的發現與貢獻: 一、 手機外接廣角鏡以0.45x最佳,自拍距離以100公分最適合,需站在照片橫向比例80%以內的位置。 二、 將縱向變形率圖表的橫向位置,改成橫向比例,讓使用者清楚知道自拍時的站位。 三、 研究結果具有商業價值,依據實驗數據調整變形照片,可在有限拍照距離內,增加視角、減少變形量,並提供數據可用於研發廣角鏡頭校正app。 本研究有助於在自拍時,選擇合適的距離和廣角鏡,不再因為影像變形而苦惱。

MIDI樂器(電子琴)

本科展專題將嘗試製作出電子琴,並且對電子琴製作的歷程進行記錄。電子琴將擁有一個控制介面、一個鋼琴鍵盤、一個自製鍵盤、以及一張以MIDI為基礎的音效卡。以Arduino Mega 2560製作,效能強大。 使用3.5mm接口將音源信號接至喇叭之後,您只要照著習慣彈奏鋼琴,便可以彈奏出數十種的樂器(意即不單單只有鋼琴聲可以演奏)。 設備也會裝置一具有LCD顯示器的機板和按鈕,使用者可以透過編寫得來的簡易人機介面,隨時對設備進行調整。 該設備可以連接上電腦,進行協同運作,給予使用者更為進階的功能。而相反地,設備應該也要能夠單機運作,並不需要完全依賴外部進行電力供應或是資料輸入。

「圓管站起來!」-圓管掉落再反彈直立的相關因素研究

本研究是探究「影響圓管掉落後再反彈直立的因素」,並自製設備及標準化的實驗,研究發現: 一、 適合夾放圓管的工具是「鐵製麵包夾」,圓管材質則以「PVC圓管」最佳。 二、 對7公分長的PVC圓管而言,最佳重心離地高度是2倍管徑長。 三、 1.5倍管徑長的圓管效果佳,成功率高達96.7%。 四、 夾子夾圓管右邊時,顯著降低效果;夾子夾在中間及左邊時無顯著差異。 五、 圓管傾斜角度25度時,「2倍管徑長的PVC圓管(7公分)、重心離地為2倍管徑(7公分)」的成功率為100%。 六、 四種包覆材質中,效果依序為「細鐵絲>粉彩紙捲>橡皮筋>水果網袋」。 七、 接觸面材質效果依序是「會議桌=磨石子地>玻璃=實驗木桌>空心木桌>PP地板>不鏽鋼餐桌>玻璃纖維桌」。

磁力震盪光點秀-探討磁鐵在磁場中的舞動現象

最早看到網路上有人利用磁鐵間的磁浮力量,玩起了擺盪的玩具,從磁鐵間看似不規律的起落中,有著一股無形的默契,形成相互擺盪的有趣現象。為一探究竟,好幾年針對不同變項研究,不斷改良簡易又精準的自製儀器,累積許多經驗,以此為基礎,發現: 1.磁力震盪傳遞的效果會受到磁鐵本身磁力與形狀雙重的交互影響 2.外圍磁鐵數量越多磁力震盪傳遞的效果越好 3.改變兩顆外圍磁鐵夾角對磁力震盪影響不是呈現線性比例關係 過程中利用磁力震盪的特性,設計並製做出實驗所需的測量器具,再由磁力震盪變項的相互影響,可歸納傳遞磁力效能最佳的變項組合,最後利用磁力震盪的特性,設計出光感式磁力震盪的測震儀,可說是從小東西玩出大道理來!

Just for you,微波下的”快易”人生~談微波爐的加熱效果

本研究是在瞭解微波爐的加熱原理後,再探討微波爐加熱不均勻的現象,希望透過加熱杯水與食物,以便了解微波爐空間中能量與食物溫度的分布情形,以提供微波爐廠商和使用者幾點建議,讓微波爐的功效更加提高,也讓我們的生活更加便利。

horn horn horn-氣動式喇叭之頻率研究

空氣喇叭構造簡單,大致上的構造有進氣孔、氣室、彈性膜與出氣管。當內部氣體流動,引起膜的振動,便會發出聲音。而發聲原理十分複雜,構造有類似可產生共鳴的管子,藉由聲音感測器的測量再經過傅立葉分析,分析顯示聲音的基頻與開管空氣柱共鳴的計算結果不同,閉管亦然。而長度改變、管子口徑,皆會影響聲音的基頻。另外,對聲音強度有影響的則有進氣量及口徑。利用壓力感測器測量氣室內的壓力變化,發現壓力變化的頻譜圖和聲音相同,而壓力變化和膜的開閉相關。我們在這個實驗內探究空氣喇叭如何產生聲音以及影響聲音頻率的原因。

百「稈」交「姬」-簷下姬鬼蛛群體結網空間分布及卵囊中稈蠅蛹之研究

本研究的主角為簷下姬鬼蛛(Neoscona nautica)及稈蠅(Chloropidae)。只要環境擁有長時間照明,蛛網整天都會在。冬天姬鬼蛛體型大於春夏體型,數量也少於春夏的姬鬼蛛。體型小的姬鬼蛛離地面和變電箱較近,而體型大的蜘蛛離地面和變電箱較遠。單獨結網蛛網較大,群體結網的姬鬼蛛網面較小。姬鬼蛛分布的碎形維度D接近1,為不均勻的分布。牠們有三種避敵的行為模式:直接避敵模式、折返避敵模式以及同側移動避敵模式。本研究中有48個卵囊的分布都以變電箱為中心,顯示變電箱周圍為牠們繁殖區域。單體生活的姬鬼蛛會在屋簷下產卵囊。54個卵囊中有蟲蛹的比例佔57.4%,沒有蟲蛹的比例為42.6%。稈蠅蟲蛹在卵囊中幾乎為中心對稱分布。

電子機械手義肢

以製作出價格便宜又輕巧的電子機械手義肢為目標進行設計。使用FPGA進行控制,搭配伺服馬達、彎曲感測器等零件完成功能。讓使用者可以完全複製另外一隻手的動作,或是使用肩膀控制電子手的張握。並且擁有以OLED顯示的圖形使用者介面,操作簡單容易。加上3D列印的手掌外殼,達到目標。

挖掘運動研究與操作改良

時機歹歹,工作愈來愈難找,社會新鮮人的平均薪資每每下降。但您知道嗎?有許多傳統產業相當缺人,且薪資誘人,這些工作的資深人員通常稱為「師傅」。但這些工作的特性是「辛苦且需技術性」,年輕人要學習「師傅」的技術,通常需日積月累的經驗才能出師,這段學習時間長且辛苦,無法撐過煎熬的新人退出,自然形成產業人力斷層。 重機械挖掘機是一個典型的例子,操作挖掘機需要靈活的反應與操作經驗,入門新人操作動作較慢、施工結果有落差,會造成整體施工進度壓力。本研究希望能擷取前述「師傅」的技術經驗,融合到智慧型輔助系統上,以縮短入門技師學習時間、降低入門門檻,以期減小產業人力斷層,增加就業機率,也增加整體工程效率。

閃爍燈之循環性質研究與探討

n盞燈排成一列,最初將某些燈點亮,在每次操作,將上一次未亮且其旁邊僅有一盞燈是亮著的燈點亮,並將原來亮的燈熄滅,欲找出一種亮燈方式,使得此n盞燈無論操作幾次,至少存在一盞燈是亮著的。本作品旨在研究n個燈直線排列的循環性質,並把排列方式推廣到環狀、矩陣及三維陣列。研究中我們發現一種特別的最短循環集型式,是由若干個全0子狀態列去串接基本型2循環集,形成複合基本2循環集,進而找出所有排列大小的2循環集。而「可逆性判斷法」與「l循環集建構法」可幫助我們探討各種循環集之存在性。最後,改變操作規則為「將上一次未亮且其旁邊恰有k盞燈是亮著的燈點亮,其中k=2,3,4 」。閃爍燈的循環性質可應用在各類流量之自動調節系統的設計。