全國中小學科展

生活與應用科學科(二)科

地牛翻身全台震醒-結構的共振現象與減震對策

為了消耗地震時帶給建築物的巨大能量、並提升結構物抗震能力 ,解決地震帶來的困擾,因此我們探討建築物的共振現象、與裝設阻尼器及配置方式對減震效能之影響。本研究利用加速規-Palert、加速度測量APP-AccelView 、與振動平台等工具,量測自製之建築結構模型的受震反應與分析其共振現象,再加裝消能型阻尼器,並找出最有效之阻尼器配置方式。 本研究發現:(1) 振動平台的實測震度(gal)較理論值大,推測應是振動平台之滑軌平整度不完美所造成;(2)使用針筒作為消能型阻尼器安裝於樓層之間,減震效果顯著,而平均分布在結構立面的配置方式優於集中安排在低樓層,集中安排在高樓層者效果最差。因此,本研究建議採平均分布方式,可達最佳耐震效果。

守護食品賞味期~RFID智慧標籤

本研究自製電解質電子標籤,結合物聯網(IoT)溫溼度及RFID傳感設備,以食品包裝內溼度與導電量變化及無線射頻辨識技術,進行食品最佳賞味期的判別。研究發現:食鹽電解質溶液導電佳,一般濾紙載體導電效果優,廚房紙巾載體電流傳導時間短,皆可作為電解質載體。電解質濃度越高,溶液或載體的導電量越高。電解質電子標籤受潮時間越長,水分越高,導電量越高,受潮一段時間後可以干擾RFID傳感器運作。廚房紙巾RFID智慧標籤干擾速度優於一般濾紙,保鮮盒包裝優於夾鏈袋包裝。導電量在明顯的受潮反應後逐漸平緩,一般濾紙RFID智慧標籤高於廚房紙巾,大尺寸包裝高於小尺寸包裝。運用自製之RFID智慧標籤及撰寫商品結帳程式可以守護食品賞味期,保障消費者權益。

「殼」已再生─垃圾變黃金

本研究想了解如何利用馬祖餐桌上的美食淡菜所剩餘的淡菜殼,利用天然的淡菜殼廢棄物當材料,以環保意識的概念,去探討淡菜殼再利用的可能性。利用不同顆粒大小、水煮與烤過的淡菜殼添加不同比例的石膏和相同比例的水,找出最佳的吸水率組合,並探討其耐重性,是否易斷裂,進而瞭解是否有再利用的價值,期望有機會能進一步研究出更好的淡菜殼相關產品,點廢殼成金,為地球環保盡一份心力,也發掘淡菜殼的新出路。

雙音筆筒樂器的研究

有天我們在雜誌上看到曾侯乙編鐘出土的消息,報導中說這個鐘除震驚了中國,更受世界矚目,這讓引起了我們對這個鐘好奇,除了讚嘆古人的智慧與技術外,要如何將繁雜的青銅編鐘鑄造技術,簡化應用在日常生活中,做成實用又能演奏的樂器,讓編鐘不再遙不可及,就成了我們要進行這個研究的主要目的。本研究中,除請老師帶領我們如何依據周禮考工記中所述編鐘的各部位比例來製作筆筒筒身,利用等比級數法來理解合調性音高的音頻,並透過對編鐘樂器的理解,期待在實驗的過程中找製作出陶製雙音筆筒編鐘樂器的模式。

「胭」「脂」來者不如今也

至今未有一款完全可食用又不對人體造成危害的口紅,本研究嘗試尋找生活中易取得的食材製成可食用、天然的口紅。首先參考並比較網路的做法進行改良,將其中化學色粉改為食用級天然色粉,發現天然色粉須使用隔水加熱法進行配製,因天然色粉由植物乾燥脫水研磨而成,其中所含天然色素的化學性質各不相同,本研究嘗試添加適量天然乳化劑使自製口紅更均勻顯色。此外進一步測試自製口紅品質,測試項目包括溫度、硬度、防水、沾杯及持久度等,並使用ImageJ程式進行口紅有效顯色比例及口紅均勻度量化分析,總結各項測試得出最顯色、不色衰、且不脫妝的口紅配方為:椰子油4克、維生素E0.4克、蜂蠟2.1克、天然乳化劑0.2克、色粉0.8克。

「義乳」擋彈 ─討論矽膠義乳製作防彈頭盔之可能性

網路新聞啟發了利用矽膠製作抗彈防具。購買網路的矽膠進行實驗,過程中受限於馬祖對於BB槍的槍支限制,改採漆彈進行實驗。矽膠成型實驗發現:配方中B劑(硬化劑)比例越高,則成形的效果越好,但成形效果好不代表抗彈能力佳。乾燥實驗觀察配方1(1A:9B) 最乾,依序2~5,配方6、7完全無法成形。彈性實驗觀察配方1(1A:9B) 最乾,依序2~5,配方6、7完全無法成形。在射擊實驗中配方2和配方4較穩定,在中短距離有較好的抗子彈效果。且配方4能有效擋住子彈並不彈開。具有吸收能量的能力,更加的保護我們的身體!配方8在短距離的防彈效果極為優秀,之後實驗考慮以矽膠與與米水混和實驗,也許可以獲得更佳的效果!

心動瞬間-藉由心率變異度探討影響國中生專注力的因素

身處學生階段,專心度的高低將很大程度影響學生的學習。本研究探討專心度與學業成就、運動時數、睡眠時數等各項變因的相關性,並建構專心度變因研究的實驗模式。實驗選定30位國三學生,測得其以站姿和坐姿讀書時之自評專心度、心率變異度、心情沉靜狀態,並整合為專心度總分,與各項變因做相關性分析。結果顯示睡眠時數與學業成就和專心度有顯著正相關、運動習慣則和專心度有顯著負相關性;而坐姿狀態的專心度高於站姿。本實驗建構專心度測試模式,且證實實驗變因與專心度的相關性,為學生提供增加專心度的有效方向。期待未來可以以此模式為基礎,進行更深入的專心度變因研究。

一壓即縮——可壓縮三角錐之發明與研究

在工地或事故現場常用的交通三角錐因形狀固定、體積較大,而不易收納,於是我們針對此不便做出了改良與研究。經過多次實驗,最後,我們決定使用不鏽鋼線,燒製定形後,再用縫紉機將輕盈的紅色雨傘布縫製於上,讓角錐猶如彈簧般「一壓即縮」,即使是孩童也能使用,且如遇到事故,有彈性的布料角錐也能減輕碰撞的傷害。為了提升三角錐的穩固性並加強警示功能,我們用壓克力做了角錐的底座,並在內部配置電路,使三角錐具有聲光警示效果。藉由紅外線感應對靠近的人發出警示音,並於夜晚時,可設定發出不同色彩和亮度的光來警示。經過多次的實驗、測試,終於設計出具備聲光警示與輕巧、好收納等優點的三角錐,期望被各方廣泛使用,減少意外的發生。

如「魚」得水,「丸」出新滋味

本實驗之研究目的在找出馬祖魚丸的最佳口感比例,並結合馬祖在地特色食材創造新滋味。以不同的魚漿種類、不同比例的太白粉和水設計出三組實驗組、每組6種不同配方共12種,找出太白粉及水對於製成馬祖魚丸的影響。本研究使用砝碼加壓法測量其硬度、自彈高度裝置來測量魚丸的彈性,以科學化數據觀察,量化紀錄資料來比較魚丸本體硬度與彈性和品評口感,綜合比較結果,最後以鮸魚為食材所製作的太白粉比例為150公克、水為200公克的鮸魚魚丸為本研究最喜愛的配方。 最後我們選擇大家最喜愛的配比太白粉比例為150公克、水量比例為200公克製作鮸魚酒糟口味的魚丸,受到大家一致肯定,選為最佳馬祖新滋味。

陶出水髒汙-自製陶濾芯用於溪水池水之研究

我們發現市售濾水器的濾芯有陶土層和活性碳層,從文獻得知活性碳的過濾效果非常好,所以決定深入研究陶土層,開發自製陶濾芯。為了讓陶土能透水,陶藝老師建議可在陶土製作時加入麵粉,高溫素燒後麵粉會在陶土中留下孔隙,陶土就能透水。使用自製陶濾芯過濾檸檬酸水溶液、生態池水、公司田溪水及硫酸銅水溶液並與無過濾的對照組比較,發現自製陶濾芯對於過濾氯化物及磷酸鹽有不錯的效果,而且在較高濃度(10ppm)的銅離子溶液中也具有過濾效果。經過多次陶濾芯製作後,最佳製作方法為揉陶土時一起加入麵粉和鹽,鹽可以控制陶土水份含量及仰制微生物,此外陶濾芯製作成高圓柱狀及燒結溫度降至500度時,都可增加接觸面積和孔隙,大幅加快過濾速度。