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生活與應用科學科(一)科

DIY自動攪拌杯-探討影響自動攪拌杯穩定運轉的變因

家中的攪拌杯壞了,我想自己動手製作,查詢資料、動手製作後,攪拌杯卻無法運轉。隔天,我和同學、老師討論後,決定透過探討影響攪拌杯穩定運轉的變因,從中找到改良攪拌杯的方法。 之後我們找出影響攪拌杯穩定運轉的變因有:攪拌子磁鐵安裝位置與方向、攪拌子長度……等。經過實驗探究後發現:磁鐵豎直排放裝在中央、長度為1cm的攪拌子旋轉攪伴的效果最好,而馬達轉盤與攪拌子的間距要控制在適當範圍,攪拌杯才能順利運轉。 我們發現利用回收的玩具馬達、塑膠盒等物品製作自動攪拌杯,既環保又能化腐朽為神奇。未來希望能更進一步研究環保的發電方式來驅動攪拌杯,也希望能再改良自動攪伴杯,使其能在攪拌黏性液體時,也能有效攪拌。

OMG!造霧者

我們研究「磁致伸縮」這有趣的題目!有趣在無法想像水一滴到棒子,馬上就氣化霧化,這怎麼可能?於是,我們透過科展研究,瞭解為什麼發生這現象! 研究結果發現:鐵氧芯的震動頻率非常關鍵,頻率對了!才會出現最佳氣化。鐵氧芯的頻率與長度相關,頻率讓鐵氧芯的NS極快速改變,使長度出現微小變化,巨觀的表現就是讓水氣化;鐵氧芯太長太短太粗或太細,都不能產生有效震動來出現氣化,只有棒徑1cm的鐵氧芯,才是最適合氣化的條件。鐵氧芯這種有點硬的材料,居然會在實驗時直接被震斷,我們發現震斷的地方,通常出現在共振最激烈的地方。 最終我們引進點滴設計,讓水滴自動滴下、持續氣化,提升研究的實用價值!

課本紙張黏貼疊合之承重研究

想製作立式槳板SUP去體驗水上活動,動手做屬於自己的槳板。槳板裡面是軟軟的一個板子,然後外面包凝固紙漿的紙,讓紙硬化,承受重量時不能大變形,如果槳板大變形的話,上面的人就站不住,所以我們用紙把軟軟的墊子包起來,黏幾層才不會大變形呢? 就是黏貼紙張的強度有多硬,才不會讓板子大變形這個概念,我們就是要研究用幾層紙可以讓這個紙張有硬度不大變形,但是紙板要越輕越好,這樣搬動起來才不會很吃力。

百密一「疏」〜校園智慧疏散系統之建構

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。

永保安康app系統

行車易因視線死角或疲勞駕駛造成交通事故,建築物也常因火災、有害氣體造成民眾或救難人員傷亡,故製作本系統: (一) 行車模式: 1.車外盲區設置鏡頭app顯示畫面,若偵測到行人則於app發出語音警示。 2.對駕駛臉部進行偵測,若判斷為疲勞則啟動提神裝置。也可偵測身體姿勢,自動啟動ChatGPT語音聊天或搥背。 3.交通事故發生時,由Line傳送車內影像給親友,若昏迷則由app傳送定位簡訊請求救援。 (二) 保安模式 1.偵測 室內空間人數,在火災發生或有害氣體過多時,由Line傳送地點及影像給屋主。同時遠端在app顯示位置、人數並可獲取影像並對照app平面圖規劃逃生或救援路線選擇。 2.貴重物體被竊取時,由Line傳送影像給屋主,再由app遠端繼續拍照或啟動警報器驅離。

羽視推移-運用傳動機構及影像辨識製作自動化羽球收集器

練習打羽球時,撿球這個過程不僅消耗體力,還會浪費許多時間。為了解決這個問題,我們著手製作一臺能夠自動撿球的裝置。第一代裝置利用皮帶輪將羽球彈至集球箱內,並用藍芽搖控車體移動。第二代裝置利用Teachable Machine與 Pixetto鏡頭進行影像辨識,並撰寫程式控制車體移動至羽球位置。為了避免羽毛球撞擊鏡頭,第三代裝置將撿球機構改為輸送帶,使其更穩定地進入集球箱內。但是束線帶長期使用容易變形,為了提高撿球的成功率,第四代裝置再次改變了撿球機構,結合第一代與第三代的想法,利用齒輪將羽球轉入裝置後由鍊條運到後方由日內瓦機構做成的集球裝置內。過程中利用了機構與結構原理設計車體,以及影像辨識的訓練與程式設計,做出了可以自動化撿球的裝置。

現代鬼動風水儀-利用壓電效應偵測並分析風場訊號之研究

看過震動型風力發電機與鬼動草現象後,便思考是否能結合兩者製作出一台「現代鬼動風水儀」? 風經障礙物會因康達效應改變風場,本研究利用壓電效應偵測風在震動裝置後端產生的卡門渦街,藉由分析電訊號偵測不同障礙物所產生的風場。自定義葉片的等效邊長,發現電壓約和等效邊長、平方風速成正比;另外,不同迎風角度、擺設狹縫或遮住半邊葉片都會使pp板產生小波,牛奶瓶紙則是可以建立迎風角度的預測模型。狹縫的電壓放大倍率可用三次函數擬合。遮住半邊葉片時牛奶瓶紙會產生共振放大效應(鬼動現象),而擺設圓柱則會使電壓增強,並且能建立電壓預測模型。 本研究成果可用來製作分析微小風場變化之大數據收集裝置,提供訓練AI及建立新的應用方向。

咻咻咻!發發發!神明點鈔機-環保大變身

因觀察寺廟金爐自動吸入紙錢,故本研究以鐵罐及壓克力分別製作並改良了數代小型金爐,使用手機慢速攝影紙錢被吸入自製金爐中的情形,再用Adobe軟體分析影片中紙錢飛入的軌跡變化並記錄時間;發現最快被吸入的紙錢,是以紙錢某邊為支點,形成力矩,再翻轉被吸入金爐內部;此外,紙錢在對折、向外凸出爐門邊太多或與爐門底部間有空隙等情況下,均無法順利被吸入;而金爐本身和爐門的設計,也會影響煙囪效應的強弱。最後以Micro:bit製作了神明「發」鈔機,在金爐煙囪效應微弱時,此機器可快速發射紙錢,協助神明點鈔機中紙錢更快飛入金爐;期待本研究可提供香客更環保、更有效率燒完紙錢的方式。

鐵道的翻轉人生

本校位於阿里山之下,鄰近阿里山森林鐵道,我們從小接觸森鐵旅遊,愛上森林鐵道氛圍。從網路新聞中看到有關阿里山小火車翻覆的事件層出不窮。於是利用國中自然課程中學習到有關力學能轉換和數學課程中學習到有關重心的概念。想探討阿里山小火車翻覆情況跟那些變因比較有甚麼特殊關連,因此選用車廂中重心分布情況、坡道的彎曲程度和坡道的高度來做實驗分析探討。 所以我們利用生活科技課程學習到的3D列印技術,來製作不同曲率的軌道,將不同重量的砝碼放在不同滑車的位置上,模擬出不同重量的乘客坐在不同位置的森林小火車上,當滑車行經在不同曲度的軌道時觀察記錄滑行距離和出軌的機率,藉此實驗研究探討森林小火車翻覆情況跟乘客乘坐重心分布情況、坡道的彎曲程度和坡道的高度有甚麼影響。

聽得見手語

小時候在街上,看見了一位聾啞人士 努力 使 用手勢溝通,卻遇到困難。 他看起來非常無助,所以想幫助他們能正常的溝通。大部分人是看不懂手語的,所以我們想研究可以透過發聲器,進行即時翻譯的裝置!透過發聲器知道他們在比什麼! 我們先參考手語的動作,發現有幾個測量依據,於是使用彎曲感測器、加速度模組、霍爾電晶體來記錄,將這些感測器製成穿戴式裝置,然後記錄下動作數據,將動作的意義錄音,存入記憶卡。把這些數據寫成二維陣列,第一維為手語流水號,第二維為資料庫,其中包括彎曲情形 、 靜態姿勢 、 移動方向 、 接觸 點 等 )),最後將感測器即時的數值與資料庫的數據比對,發出對應的聲音。未來只需擴充資料庫,就能讓使用者享受便利的溝通。