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第57屆--民國106年

「膜」力十足-鼻涕蟲配方對性質與拉膜之研究

鼻涕蟲是國小常做的科學實驗,藉由身邊常見材料就能產生有趣的化學變化。但鼻涕蟲實驗的變化度不高,變項只有膠水和硼砂水。且膠水成分是水溶性塑膠,硼砂有毒,誤食會造成危險! 我們在課堂中發現加入粉末能讓鼻涕蟲性質產生改變!於是測試多種物質效果,並改良歷屆鼻涕蟲科展的裝置進行檢測。最後確認「添加物」能夠改變鼻涕蟲性質,增加鼻涕蟲的變化性!並且首次發現加入麵粉能產生「氣球皮膜」性質!我們將它應用在可封口的泡泡球、製作聲砲皮膜及硬化後進行製模。 此外我們解決鼻涕蟲有毒誤食問題,在地瓜粉中加入三偏磷酸鈉水,製作出有延展性的安全無毒鼻涕蟲。並將可食用鼻涕蟲應用在替代保鮮膜,對飯菜封膜保鮮,經測試可用於冷藏和微波!

系外行星凌星光譜的模擬與探究

凌星法是目前尋找系外行星的利器,而光譜的分析則可進一步提供更細微的探究。我們嘗試以燈泡及固定軌道的凌星實驗模組來模擬系外行星的空間狀態,再藉由光譜儀接收模擬的凌星光譜資料。從行星大小及凌星視軌道傾斜b值的探討,我們了解到行星遮掩恆星的面積大小及遮掩區域,都會影響凌星亮度曲線的形狀及凌星深度,其中最大影響因素就是恆星臨邊昏暗效應的作用。不同波段凌星光譜的訊息,提供我們對模組光源更細膩的探究,也看到了凌星亮度曲線的差異,同時,藉由行星不同凌星位置或不同大小遮掩面積的凌星光譜資料,我們成功地建構出恆星圓盤的亮度變化結構,應證臨邊效應的特性與影響,期待未來能更精確地應用於恆星圓盤層圈亮度結構的研究。

好閃,別對我放電

由於新聞的啟發與對大自然的好奇,我們嘗試對閃電做了一些初步的探究。從資料的收集與研讀,並且經過一系列模擬裝置的改進,從而找出較適當的模擬方法,希望從實驗中能對雷擊與閃電形狀的發生有進一步的認識。而由研究中我們有了以下初步的發現: 一、雷擊發生的機會,下午比早上容易出現,特別是在夏季的午後。 二、雷擊發生的機會,海洋多於沿岸陸地、北部多於南部、山地多於平地。 三、台灣夏季雷擊發生原因來自於地形雷雨、鋒面雷雨與對流雷雨。 四、金屬製品、或具有尖端等性質的物質是比較容易被雷擊的。 五、閃電的形狀,通常是會依循較有利的路徑而形成。 六、避免雷擊的方法有:雷擊發生時應避免在高處或水邊活動、避免穿著潮濕衣物等。

怎麼翻身都不漏

本研究以數學上的Burnside’s Lemma思維,利用排列組合結合化學領域中的群論概念,應用在計算取代基可被替換的化學結構,所具有的異構物數量。 針對環狀共振(例如苯環)、環烷、直烷…等分子結構,推導出任意取代基種類與數量不同時,所對應的化學異構物數量公式。 推導完公式後,將CnHx中x個H的位置改成給定的取代基種類與數量時,然後系統化異構物數量的處理流程。最後再針對典型分子的化學點群,給出其對稱的數學排列群樣貌,作為各式計算的背景資料。

「破風而行」-風阻的探討

我們想要探討物體形狀及排列狀態對於風阻的影響,並對照自行車隊運用策略,從中尋找蘊含原理。我們發現:(一)物體前側角度愈大,風阻也愈大。(二)物體後方形狀愈平緩,易出現真空區,四周氣流隨著改變,阻力大增。(三)列車車頭形狀愈具流線形,空氣流動愈流暢。(四)車殼上錐狀孔洞及通風孔,具備降低風阻的效果。(五)列車高速前進時,風阻差異將擴大,若車頭形狀設計不佳,會產生擾動氣流造成危險。(六)物體正前方若有另一物體接近時,中間的氣流方向是紊亂的,後方物體面對的風速將減弱。(七)自行車選手前方隊形能有效降低風阻,但車隊需視情況調整策略。我們藉由這些結果了解交通工具的風阻處理方法及運動時降低風阻有利策略。

大自然的甘泉-竹霄地區浣衣池地下湧泉之探討

霄裡地區舊有「看不盡的霄裡田,吃不完的霄裡米」的稱頌,地下湧泉扮演重要的給水、灌溉功能。本研究以浣衣池地下湧泉為核心,分成四部份研究:一、調查浣衣池的數量及位置。二、探討湧泉水形成的原因,瞭解所在土層分布,透過實作湧泉模型呈現其原理。三、將湧泉水、附近水體和自來水進行水質檢測與分析。四、採集該區的土壤,製作簡易雨水滲透模型,並檢測流出的水質。 調查發現:竹霄地區湧泉分布於中壢台地下方的坡崁,是因地勢造成高度差而自然湧出。湧泉水質經檢測,發現和自來水數據相近,是乾淨的水體,為探究原因,我們用連通管原理,製作模型模擬湧泉從土壤縫隙流出;從簡易雨水滲透模型過濾後的水質,也比原本的水質乾淨。

APP智慧型藥盒

本作品三位成員中就有二位家中有用藥問題困擾,起因皆為年紀大、易忘記且有慢性病等特徵,於是使用微控制器製做出能協助提醒病患服用藥物的智慧裝置。許多病患常忘記服藥或是重複用藥,三餐不定時更加深正常服藥的困難度,因錯誤的用藥時間而導致其他的併發症。 於是利用藥盒可以定時控制每一次藥物,每到吃藥時,藥盒便會旋轉至出藥位置,同時發出警告聲響與警示燈,提醒患者吃藥,並同時傳送訊息到病患和家屬的手機中,讓家屬可以知道病患吃藥的時間到了,家屬也可以透過Android手機App事先設定提醒時間。在藥盒內裝有人體紅外線感測器,當手停滯在藥盒下面大約 2秒時,藥盒感應到時,藥便會自動往下掉在病患手中,且可以避免病患只挑幾個藥吃的情況。

靜電in,粉塵out!-靜電板擦研究

本研究利用"靜電吸附能力"結合板擦布摩擦吸粉的效果,製造出新一代靜電板擦。目前,成功研發出靜電板擦有三代:第一代板擦採用焊槍熔錫技術;第二代板擦採用無鉛鍍銀線穿繞技術;第三代板擦進一步將清潔功能與靜電集塵技術做結合。前兩代板擦使用電蚊拍的高壓電發電裝置製造靜電,將過去研究中瞬間大量製造高壓電擊靜電的起電機裝置縮小,但本研究發現比起單獨提升擦面靜電,提升板擦整體吸粉面積較能吸附更多粉量,因此第三代板擦利用即時清潔裝置清理至靜電集粉區來吸附更多粉量,而本研究的靜電板擦吸粉量實際應用在教室黑板時比傳統板擦吸粉量佳(可吸附42%的粉量,傳統板擦只能吸附31%的粉量),未來將再進一步改良,使板擦使用時能更順暢。

明爭暗「豆」——以導電度及透光度探討製作傳統豆腐時蛋白質凝結之關鍵

傳統豆腐主要成份除水之外就是蛋白質,豆漿的蛋白質凝結作用是傳統豆腐製作過程中最重要程序,對於豆腐的產率及品質有著重要而直接的影響。我們發現豆花粉及鹽滷中可使豆漿中的蛋白質凝結之成份為Ca2+及Mg2+。濃度2%的氯化鈣水溶液加入45℃的豆漿最能滿足製作傳統豆腐時蛋白質凝結量最大、乳清透光性高及乳清導電性低的條件。由豆漿蛋白凝結時電阻變化,得知40秒後蛋白質與氯化鈣作用趨近於緩和。 利用自製儀器精準測量導電度及透光度的有趣結果,探討蛋白質凝結之關鍵,對於豆腐之生產製作將會有相當的幫助 。

波濤洶湧的酒杯─玻璃杯共振之研究

一個裝有水的玻璃杯,用喇叭撥出大聲的聲音,便能觀察到共振的現象發生,玻璃杯將會不停的震動,甚至導致破裂。本研究將會藉由傅立葉轉換(Fourier transform)來分析玻璃杯的振動頻率組成,並進一步探討頻率峰值的來源。另外我們也研究了不同水位的高低以及液體密度對於共振頻率的影響,並以能量守恆的觀點進一步推導出玻璃杯的振動方程式。最後我們也觀察到了higher harmonic,並且發現non-linear dispersion relation的現象,顛覆了我們常對於 f∝n 的觀念。