生活與應用科學科(一)科

市售羽球發球機價格十分昂貴，所以我們想製作便宜又實用的「羽球發球機」。老師曾提到「力」可以讓物體運動，在資料收集和討論後，畫出設計圖並製作。 過程中遭遇許多挑戰，但我們都一一克服。為了讓羽球發球機功能更完善，經過不斷研究和改良，最後製作出自動送球機和自動夾取機，讓羽球可以自動發球。此外，我們還進行改變不同電壓、改變發射臺角度、改變發球機高度和改變不同電流的實驗，以找出羽球最佳的飛行距離。 實驗結果，羽球發球機放置高度140公分，發射臺傾斜35度，並以3號小馬達在電壓12V電流1.5A下運轉，羽球飛行的距離最遠。最後還將製作成本低廉的「羽球發球機」實際應用於練習，既方便又實用呢！

「小戴教練」是我們利用馬達及車輪自製的羽球練球機。一次可裝載60顆球，射程可達到6公尺，而且能左右掃射。我們利用tracker運動軌跡軟體進行分析，以真人教練餵球訓練時所發出的球路進行對照 。改變射球的快慢、角度、強度、找出小球、挑球、平球、長球等不同球路模式。最具獨創性的是「小戴教練」的製作不需要寫程式，而是以滾輪及滑梯達到有效送球，資源回收的材料及簡易的機器組裝方式可讓其他同學們自行仿製。研究團隊在製作過程中不斷測試練打，雖然無真人羽球教練，但我們鼓起勇氣全員代表學校首次參加108學年度臺北市教育盃羽球錦標賽，訓練過程中，證實「小戴教練」羽球練球機實用又好玩。

從科普文章中得知道“當兩種不同材質的導體或半導體相接形成迴路，且此兩個材料有溫差存在時，此連接的迴路會產生電位差與電流。我們突發奇想，如果將致冷片製作成日曬發電磚，結合水塔水流管散熱，那麼太陽曝曬外牆的熱經由發電磚就能發電。我們將四片致冷片、銅片和一些材料製成發電磚並進行熱源模擬及冷面散熱，實驗數據證明當有溫度差25℃時的1米平方大小的發電磚可有90W的發電功率，即0.09度(KWh)的發電量。進一步加上電子升壓電路模組及一些電子元件，將此實驗結果製作幾個實際應用案例，來點亮LED燈板; 手機充電; 溫差動力小船及溫差發電手電筒等。在未來當致冷片材料的熱電優值(ZT)有突破性的提升時，用致冷片發電是具備環保且商用化的發電方法。

我們實驗得知影響光傳輸聲音因素有：發射端的音源與接收端太陽能板的接法、發射端感應線圈的圈數、中間使用的介質、發射端的光源、太陽能板的選擇，均會影響聲音傳輸的效益。 經實驗發現要有效光傳輸聲音條件: 1. 發射端的音源要使用串聯，且正極要接接地，電感要接左右聲道，接收端太陽能板正極與接地相接，負極與左右聲道。 2. 發射端感應線圈建議使用圈數10圈且口徑為3cm。 3. 當發射端與接收端越接近且中心線左右徧移10度皆有良好效果。 4. 白光屬於短波的光源效果比長波的效果好。 5. 接收端太陽能板建議使用3V單晶矽效果最佳。 以上發現應用於學校國學情境區導覽時，學生可以由簡易的設備聽到介紹與說明。

英國《每日郵報》報導「窮人冷氣」引發我們的研究興趣。 我們查閱相關研究與專利，發現空氣降溫設施，都是利用「理想氣體方程式」或「液態水蒸發吸熱」的原理。 經過長時間的實驗、驗證，獲得了以下結論： 1.窮人冷氣機要「風從室外加壓吹入室內」才會有降溫效果。 2.以「金屬片代替寶特瓶」可以增加降溫效率。 3.「水蒸發吸熱」達到降溫的裝置，以「霧面鋁片、間距0.6公分」的效果最佳。 4.「窮人冷氣進化性能版」在越高溫的降溫效率越好、耗電量約一般冷氣的1/5，且「降溫空氣是乾燥的」，可以避免因為空氣潮濕而導致家具發霉。 「窮人冷氣進化性能版」的製作比冷氣機簡單、便宜，還能減少電費與溫室氣體排放，為地球環保盡一份心力！

本作品首先以市面上多種橡皮筋做為子彈的適用與耐用度做測試實驗以及研究如何利用冰棒棍及橡皮筋相結合成滾輪機關槍並利用棉線拉動滾輪以產生連發現象；再者希望將手動式滾輪機關槍透過電動馬達及晶片結合以達成遠端遙控自動連發。除此之外，排除大量擊發橡皮筋及減少卡彈的核心問題後，將研究如何製做快速裝彈輔助器來解決裝彈時在時間耗費的效率。在此，以上所敘述隻藍芽遠端遙控自動發射器以及快速裝彈輔助器為本作品研究的主要目標。

3D印表機正夯，號稱能啟動第三次工業革命，什麼都能印；綠色能源是人類未來能永續生存的重要條件，風力發電非常適合台灣發展；南部的天氣，夏天異常炎熱，人手一台小電風扇。本研究在探討用簡單的3D繪圖工具，利用3D印表機，製作不同葉片數、寬度、角度的葉片，裝在市售的馬達上，在固定的風速下，找出可產生最大電壓的葉片，並反過來探討能產生最大電壓的葉片，在給馬達相同的電壓下，是不是也可以產生較快的風速，並利用實驗素材製作出一台簡易的小風扇暨風力發電小夜燈的功能。

本設計利用了應變規(Strain Gauge)的原理去製作一台可以量測拔河時繩子兩端的施加力量值，本設計採用的原理是當應變規受力時其電阻值會因為不同的力量而產生不同的應變的變化。進一步地，本設計的準確性也進行了校正。透過拔河繩拉力所產生的應變造成電阻變化，來轉換成力量數值，而利用自已設計製造的夾具，放置在拔河繩上並固定在繩子的兩側，分析其應力應變和受力狀況來測出力量值。本設計只用簡單的應變規、電子顯示器和電子零件，低成本、簡單構造的設計來達成本研究之目的，來解決拔河過程中比賽的兩隊平衡力之顯示，使拔河更增加樂趣，增加拔河的趣味性、數值化。

本研究主要是利用特斯拉線圈製作一個簡單、便宜的無線傳電系統，因為目前最熱門的無線應用非「手機」莫屬，所以此研究也以手機為實驗對象。研究結果發現自製的無線傳電系統在充電效能上可以和市售產品相互媲美，而且只要更改感應線圈的擺放方式，在20公分~30公分遠的距離都可以有效充電，也可以支援多支手機同時充電，並且沒有必須「精準」對位才能使用的問題，這些都是遠遠優於市售產品的地方。若能以此傳電系統為雛形，發揮其「遠」又「多」的優勢，相信在未來的無線世界裡，必能提供更廣泛、便利的應用。

本研究源於參加Power Tech科技創作競賽，螞蟻雄兵的機械獸要兼顧「接力賽」與「繞圈賽」，因此進行研究。結果發現： 一、不同驅動方式：以馬達並聯、四輪驅動、交換後齒輪排列方式，是最佳速度組合。 二、不同輪子設計：平面輪、輪長17.1cm、間距2.1cm、輪直徑17.1cm和14.25cm的組合、 全止滑，是最快速的設計。 三、不同摩擦力：以止滑墊黏貼四輪，走得最快，繞圈也比較好。 四、不同身體設計：彎曲角度55度、連桿2公分，繞圈圈數多。 五、不同重心位置：重心在內、車軸偏內，繞圈圈數多。 六、兼具速度與繞圈的條件：馬達並聯、四輪驅動、平面輪、全止滑、彎曲角度55度、重心在內、車軸在內，調整原型齒輪排列、輪長11.4cm、間距3.6cm、輪直徑11.4cm(2：2)的組合，在競賽中會有較佳效果。