全國中小學科展

第57屆--民國106年

深負孓技-大負子蟲捕食與繁殖行為之探討

大負子蟲主要以嗅覺與振動來感覺獵物,捕食方式主要採坐等方式,飢餓、獵物密度低或獵物在一定範圍內時可能主動出擊,也會在水域的底層翻攪取食。前、側、後方攻擊距離分別約3.8cm、2.5cm、1.1cm。活動深度可達233 cm,捕食範圍深廣。 雄蟲會在水面起伏求偶,以模擬雄蟲求偶機實驗時,發現振動幅度越大、振動距離越近、有背卵振動對雌蟲有較好引誘率與繁殖行為完成度。振動頻率愈高雖然引誘率愈高,但繁殖行為完成度仍以每秒約2-3下較高。 產卵時雄蟲會以氣泡讓卵接觸空氣。雄蟲背卵後會減少取食,且卵越成熟越容易到水面讓卵曝氣。 棲息縫隙的習性可能有助於蓮花種子的傳播,可做為孑孓與福壽螺的生物防治昆蟲。

「虛擬」觸覺「真」回饋─Arduino與加速規的觸覺回饋應用

觸覺回饋(haptic feedback)能讓使用者感受模擬的觸碰反應,可以在不接觸物體的情況下,模擬物體表面質感或紋理細節等細微的觸覺資訊。我們使用arduino與加速規為實驗器材,先驗證物體在水中的振盪為簡諧運動,以說明此器材的準確度,並熟悉加速規與arduino的使用。 接著將觸覺回饋的實驗分為兩類,其一,探討一維下不同材質粗糙面沿垂直軸的振盪,並由斜面實驗求得對應的摩擦係數;其二,探討二維角度改變對加速度與角加速度所造成的影響。最後使用上述分析之數據製造出一套器材,在虛擬中模擬接觸到物體表面與物體邊角的觸覺,達到觸覺回饋機制的效用。

星星知我心--多邊形面積與重心多邊形、星形多邊形面積的關係

N(N≥3)多邊形滿足「N多邊形A1 A2 A3⋯AN-1 AN中,K為不在多邊形上的一點, 將K點分別連接N個頂點,得到N塊三角形,設G1、G2、⋯GN-1、GN依序為其重心, 則 SG1G2⋯GN-1GN/SA1A2⋯AN-1AN =2/9+1/9(SA1 A3⋯/SA1A2⋯AN-1AN )」。 無獨有偶,N(N≥4)多邊形滿足「依序找N邊形A1 A2⋯AN中連續三點,得到N塊 三角形,設H1、H2、⋯HN-1、HN依序為其重心,則 SH1H2⋯HN-1HN/SA1A2⋯AN-1AN=2/9+2/9(SA1A3⋯/SA1A2⋯AN-1AN )+1/9(SA1 A4⋯/SA1A2⋯AN-1AN ))」。

茶菁酵不酵,有關係?

本研究主要是發現慣行茶菁經過日光萎凋會讓氧氣生成量變少,時間越久,對慣行茶菁的上層影響越大,對下層茶菁影響最小。用炫風烤箱模擬炒菁效果,發現隨著烤箱的時間增加,對最上層的慣行茶菁影響最大,對最下層的慣行茶菁影響最小。和慣行茶菁比較,經過日光萎凋後,最底層的有機茶菁呈現最活躍的酵素活性反應。模擬炒菁的烤箱作法,發現底層有機茶菁在烘烤1分鐘內,呈現的酵素活性是所有實驗中數據最大的。用煮過的新鮮有機茶菁水和新鮮慣行茶菁水來模擬清潔劑,發現這兩種茶菁水對清潔脂肪和澱粉的殘留均有顯著效果,烘烤過後的有機茶菁清潔液對脂肪和澱粉的清潔效果是我們未來研究的方向。

Chomp!鹿死誰手?

本研究探討Chomp遊戲中,先手與後手是否存在必勝策略和先手是否能必勝,並探索n×n與n×m矩形中,先手必勝策略局面的種類,推論該局是否為必勝局面。研究結果顯示此遊戲存在必勝策略,若先手知道必勝策略,那麼先手最終必然獲勝。在n×n矩形中,先手的必勝策略是第一步要放最接近左上角方格的對角線位置上,接著使用對稱的策略放置,持續到最後亦能夠獲得勝利。再者探究n×m矩形的必勝策略,得到一般化公式的結果。最後,利用Grundy數來推論每個局面是否為必勝局面,結果顯示Grundy數為零,則為必勝局面。若Grundy數為其他數值,並且對手知道每一步的必勝策略,則為必敗局面;反之則需搶先一步拿到Grundy數為零的局面,接著每一步都使用必勝策略,最後才能獲勝。

生醫監控守護神

本研究主要利用Pulse Sensor脈搏心率心跳感測器,偵測人體心跳,並將數值資料透過Wi-Fi傳輸,回傳至電腦程式做解讀與判斷,即時判斷出受測者的當下的心跳狀況。而我們自行撰寫設定與顯示介面之程式,可顯示心跳相關數據,亦可即時繪出心電圖(需有線連接電腦),當無線遠端監測時,只要連接到網頁就可以即時掌握穿戴者的脈搏現況。當電腦程式判斷出心跳不正常時,可發出緊急通知至手機(社群軟體),通知管理者與照護者做出必要措施。

天然的尚好—執迷不「霧」

日常生活中總會遇到起霧的時候,霧氣的產生會影響視線,造成不便。市售防霧劑多為化學合成物,我們希望能找到環保、天然的防霧劑。 本研究將植物分成幾個類別,嘗試找出防霧效果較佳的植物種類。利用自製的霧氣觀察箱探討在不同材質、不同時間、不同偏光效果下,各種植物汁液產生的防霧效果差異。 研究顯示植物汁液在玻璃的防霧力比壓克力好,沉水性植物汁液在玻璃或壓克力上都有較好的防霧力;偏光鏡能當作使用防霧劑後改善視線的輔助工具,用植物製成的環保酵素防霧效果也不錯;植物汁液具有界面活性,能降低水的表面張力,在灰塵防制上應該也能看出效果。利用植物防霧防塵既環保又簡便,值得大家研究推廣。

「冰」消瓦解-洋流對浮冰的影響之探討

洋流亦稱海流,是具有相對穩定流速和流向的大規模海水運動。惟有在陸地沿岸,會因潮汐、地形及河水的注入等影響其變化。在平靜的海面底下,正在不停的流動,把極地的冰山,推向各大洋,我們的研究有關於洋流、浮冰。發現洋流流速越快,冰山溶化越快,軌跡的偏移率也較高;而洋流管徑大小、流量對浮冰則沒有太大影響;洋流深度越深,流速越慢,溶化越慢,偏差率越高;浮冰越大,溶化越慢,偏差率也越小;洋脊距離越近,偏差率越高,洋脊夾角在60o時偏差率最高。實驗一.(一)、實驗二、實驗三、實驗四的結果可利用最少的資源找出冰山的軌跡,以警示正在航行的船隻。

攔截記憶碼─ PLA形狀記憶效果之研究

3D列印技術在近幾年來快速興起,然而在應用及研發的過程中,往往會產生大量的PLA廢材。PLA是一種熱塑性塑膠,聚乳酸。為了嘗試解決廢材問題,我們意外在加熱測試中發現PLA具有形狀記憶的效果,也就是PLA遇熱後會軟化得以塑形,當它冷卻變硬後,再放回熱水,竟然會回到原來的初始狀態! 為此,我們進一步設計實驗,了解溫度、厚度、顏色對PLA形變效果的影響,並意外發現只要利用「溫度、時間」加以定型,就能任意更改PLA作品原有的形狀記憶效果,重新載入新記憶。有了這些新發現與技術,我們利用溫度將3D帶入4D,增加了3D列印的應用與價值。同時,我們也嘗試進行PLA改質的測試,發現以皆為聚脂類的PCL混合效果較佳。

頂圓多邊形之性質研究與探討

本作品藉由研究任意三角形與任意點之頂圓三角形的性質探討,推廣至任意多邊形與任意點之頂圓多邊形的性質探討,及其相鄰兩層圖形頂點連接之夾角與圖形之內角,其邊長比值關係的性質探討;並藉由研究任意多邊形與任意點之頂圓多邊形之形狀,歸納出其形狀區域分布及性質。