生活與應用科學科(一)科

在求學階段大家對靜電這個名詞都不陌生，但基本上都只能背誦，例如毛皮摩擦塑膠尺，毛皮帶正電，塑膠尺帶負電；絲絹摩擦玻璃棒，玻璃棒帶正電，絲絹帶負電。靜電確實存在，而且稍碰即逝，接觸到的當下，電子瞬間就會導引掉，所以我們很難利用接觸的方式去測量。 本研究主要針對靜電的電性進行探究，從基本靜電實驗開始，逐步深入探討， 並利用電晶體可以放大訊號的特性，將電晶體串聯起來，增強放大效果。結合LED燈與蜂鳴器做為指示燈與警報器，當有微電流靠近時，警示燈與警報器便會通電，由燈號、聲響可以快速的判斷是否帶電，與電的極性。最後再進行改良，使系統能在準確、快速、安全且便宜的前提下讓所有學生不必再用死記硬背的方式記錄，並以實驗記錄取代，在工程上也能使用此系統在無接觸的情形下進行電力判別，使施工、維修能更加安全，大大的改善生活。

台灣進入超高齡社會，設計枴杖以達防傾防危助老。 研究顯示：(1)市售枴杖以單點拐為主，約占82％。(2)枴杖底面積與傾角呈正相關，杖長與傾角呈負相關。(3)(抗力矩/施力矩)比值與傾角呈正相關。當比值正六邊形>正五邊形>正方形>正三角形。(4)超音波距地地高度與可測距離呈負相關。若距地高0-10cm，可精確量測距離為2~200cm及400cm間。(5)障礙物偏轉17~63度，測距與偏角呈正相關性，若角度>63度，超音波測距近乎失效。(6)體溫趨勢：頭>身>四肢。量測體溫修正：正確體溫=舌下溫=手掌測溫+2.31度C。(7)正確環境溫= 26.63+(感測溫-26.63)*1.33。(8)自動量測步數：枴杖步數正確率與振數常除數N值呈正相關。當N=8時，正確率約為97％，可由枴杖步數反推人行走步數。

網路上流傳一段影片，影片中的鴿子不用拍動翅膀就可以飛，「頻率」是造成這現象的主要原因，只要攝影機拍攝的影格率和某個東西週期性運動的頻率相似，就可看到類似時間暫停的現象，稱之為特定運動頻率。自然課學到弦的振動影響聲音的高低，但弦振動太快看不清楚，是否也可以用時間暫停的原理，來看清楚弦的振動？ 本實驗使用了micro-bit和紅外線感測器來測量圓盤的轉速，圓盤上的開孔可讓光線閃爍，光線照在金屬琴弦上，閃爍的頻率如果和弦振動的頻率一致，就能清楚的看到弦的振動波形。

我們嘗試要設計一個能夠爬樓梯的機器人，在有一項比賽時，看到了有些人前腳像輪子一樣快速地爬上去。因此，我們這組就想要研究～怎樣讓我們的機器人爬得更快。研究結果發現： 一、前腳長度>樓梯的踢面高度高約1.5公分~3.5公分，機器人能順利爬樓梯。 二、前腳越長扭力小，前腳越短，扭力大。 三、前腳加寬轉軸為5公分，爬樓梯速率變快。 四、以桌球皮黏在抓夾上，爬樓梯速度最快。 五、同樣的齒輪比，前腳越長扭力越大，前腳越短，扭力愈小。 六、底座變寬，能減少機器人翻倒次數。 七、當踢面高度變為原來2倍時，爬樓梯速率降為為原1/2。 八、自行研發低重心機型爬樓梯速率最快，原先比賽齒輪盒改良機型速率最慢。 九、獲致爬樓梯機器人最佳結構。

本研究因應生活中觀察到學校營養午餐有許多剩飯剩菜問題，期待能讓食物在倒進廚餘桶前發揮終極價值，結合聯合國「2030永續發展目標(SDGs)」第二項「消除飢餓」的願景，設計一款在班級裡就可以知道哪裡有剩餘營養午餐剩食的「午餐剩食地圖系統」。首先，將裝有食物午餐菜盆放置在HX711秤重感測器設備上，再連接物聯網開發板ESP32；接著，以BlocklyDuinoF2編輯可連接Google試算表和Line群組的積木程式，透過無線wifi在特定時間內收集重量數據回傳到Google試算表、Line群組和Dashboard長條圖，讓大家能夠知道哪個班級還有午餐剩食可以取用，並知道班級已食用菜量與營養素含量，我們期待珍惜食物、減少剩食從校園開始，讓「午餐剩食地圖系統」成為校園午餐必備的惜食新選擇。

Rangay是泰雅族的傳統重壓陷阱。泰雅獵人在Rangay陷阱機關中，為了使陷阱運作，運用許多巧思。而為了增加Rangay陷阱捕獲動物的機會，安置陷阱時，用了些物理原理來增加陷阱的殺傷力。我們就Rangay陷阱儲存殺傷力的科學原理重力位能開始探討，觸動機關後的衝擊力及能量釋放也都成為我們探討的主題。過程中我們認識了祖先流傳下來蘊藏在Rangay陷阱中的科學智慧。實驗研究後，我們對生活中的某些現象，也能以相關的物理科學原理來解釋。甚至在語文領域，也發現了與物理科學原理相對應的語彙。我們也利用實驗結果學習到的物理原理，對Rangay陷阱裝設做了些許微調。這是一次收穫豐富的學習，也讓我們更進一步的體會泰雅族的生活智慧。

本研究開發一套結合ChatGPT4.0和手掌辨識技術的虛擬保健助理系統，用於實現穴位按摩的自我保健。第一步：文獻分析依《刺灸新法》和《針灸科學》作為穴位依據，設計一系列提示詞（Prompt），在多次實驗中，提示詞Prompt E(基礎框架結合COT與RAG)的準確率達到91.1%，精確率和召回率分別為100%和91.1%，也大幅降低幻覺現象。第二步：設計穴道定位演算法標示穴道位置，並邀請兩位中醫師協助檢視，提出建議與修正，使修正後的程式能夠準確標示穴位。此系統具備低成本、易推廣和普及中醫知識的潛力，可在各種場所設置，提供即時的穴位按摩建議。未來將優化提示詞設計、比較不同語言模型的精確度，並開發其他部位的穴位辨識系統，以提高自我保健的便利性和準確性。

最近登革熱全台大流行。班上蚊子很多，同學帶光觸媒捕蚊燈來學校，效果很好，放置一晚上，就可以捕獲很多蚊子。於是各種捕蚊工具如雨後春筍般的崛起，其中光觸媒捕蚊燈是利用特殊波長的紫外光來吸引蚊子，當蚊子靠近時，就用風扇將蚊子吸入。經本組深入研究後，製作出成本低廉、捕蚊效果極佳的UV光捕蚊機。整組成本約100元，裝置設計簡易，可快速取出誘捕的蚊蟲，有利於後續相關研究的進行。 為提升捕蚊效果，特別針對不同色光波長、裝置外觀顏色、氣味、溫濕度等因素設計實驗進行探討。實驗結果顯示，蚊子喜歡波長375-380nm的UV光、黑暗、紅色可見光與黑色外觀的裝置。且本組自製的光波捕蚊裝置，能有效減少病媒蚊的數量，對於登革熱的防治有顯著的功效。

此研究建構一套校園智慧疏散系統—GuideRoad Live，以協助學校規劃逃生路線，並在緊急狀況下迅速提供疏散建議。該系統具備精準定位、壅塞回饋、避難追蹤、聰明疏散等四大功能。在精準定位方面，系統進行地圖建模，結合校園WiFi數據庫，分析教室GPS資料，實現個人定位。在壅塞回饋方面，系統透過監視器分析樓梯壅塞情況，即時回傳數據、更新路線，並設計蜂鳴器警報，降低學生恐慌與推擠風險。在避難追蹤方面，系統匯入地震級數，提供即時警示預估逃生時間，提供逃或躲的疏散意見，並對外援助與給予使用者關懷。最後，系統根據節點、邊、人流速度、壅塞回饋的即時數據等因素進行權重計算，達到聰明疏散的目標。

我們希望能用簡單、不破壞食材本身的光學方法，就能檢測到食物的鈣含量，研究方法是以牙菌斑顯示機，搭配不同顏色、不同層數的玻璃紙，不需在暗室的環境下拍攝照片，以肉眼觀察亮度與軟體分析RGB三原色並進行探討。而實驗樣品則是以不同混合比例的碳酸鈣水溶液為對照組，再漸進到含豐富成份、外表有不同顏色的食材。結果顯示，多層數黃色、紫色玻璃紙仍具有足夠亮度可以看清樣品，而綠色玻璃紙就完全看不到，此結果與相關的文獻螢光光譜一致，軟體分析RGB三原色強度更進一步確認食材是否為高鈣含量，與文獻上生化方法檢測食品鈣含量高低也有一致效果。