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第58屆--民國107年

液兒液兒瓶中轉

本實驗由鋁製空心管當作轉動軸心,壓克力管當作圓柱容體,在壓克力管中加入液體,再將鋁管與壓克力管組裝及黏合固定,以鋁管作為軸心置於轉速機上,並用支架加以固定。當轉速機開始運作時,壓克力管中的液體會產生各種圖形,其中包括Basic, Pool, Turbulence, Mountain, Sharp teeth, Waterfall。本篇文章主要針對為何形成Stable Sharp Teeth,以及各項變因對於圖形的影響進行討論,變因包含壓克力管長度及直徑、轉速機轉速、液體質量比以及液體體積,並運用黏滯力、表面張力、質量守恆定律、邊界及初始條件、雷諾數、流體不穩定性、Navier-Stokes方程式進行討論,其中黏滯力、表面張力、重力及漩渦是影響Stable Sharp teeth形成的最重要因素。

生死兩茫茫,酒駕怎思量

酒後駕車所造成的悲劇,屢屢成為新聞的報導對象,雖然政府企圖以修法遏止酒駕行為,但酒駕仍層出不窮,使我們開始發想研究酒駕修法的成效與有效改善方式。透過文獻研究及問卷調查,探討修法對於實際酒駕肇事率的影響與改變,解釋酒駕發生的原因並思索降低酒駕發生率的方法。統合道德成規理論、問卷調查、各國法律條文蒐集,得出結論:修法確實可減少酒駕發生率,再者藉由各國法則的研究及問卷調查的結果,對於遏止酒駕行為的方法,目前仍是透過上調酒駕罰則、行使嚴刑峻法為主,使人們不再以僥倖心態面對酒駕。

觸媒紙合成暨可重複使用之探究

目前大部分有機實驗使用的催化劑為貴重金屬,例如Pd, Pt, Ag等,成本高且使用後難以回收,因此,我們研究於將奈米銀粒子合成在濾紙上的技術,使用微量移液管直接將定量硝酸銀溶液滴於濾紙上,其後利用浸泡NaBH4還原奈米銀粒子,所合成的金屬奈米銀粒子的反應表面積較大,具有良好的催化性質。此外,利用合成奈米粒子於濾紙上,濾紙反應完僅需洗淨烘乾,附著於其上的奈米粒子即可再進行催化,達到可重複使用的效果,避免一般有機實驗催化劑無法重複使用的狀況,減少資源浪費。 我們藉由4-NP(4-硝基苯酚)→4-AP(4-氨基苯酚)有機反應,經化學動力學探討觸媒紙催化效果,製備較一般催化劑低成本、製作簡易、催化效果佳且可重複使用的觸媒紙。

「杞」幻之旅-探討黃杞翅果緩降落的飛行模式

黃杞翅果依左翅、中翅、右翅的比例分為四型。垂直方向的飛行模式可分為自由落體期,減速期和緩飛期,翅果先快速落下,接著翻轉減速並開始轉動,轉動後以接近等速的狀態落下。水平方向的飛行模式則以種子為中心轉動,翅果的角速度先增加,再減速下降,進入穩定狀態,以接近等角速度轉動。不同類型的翅果飛行模式略有差異,第一型(標準型)的翅果,飛行模式最為穩定,落下的速度小且飛行時間長,緩飛的效果最好。第二、三型左右翅長差異大,則飛行不穩,落下速度大而飛行時間短,第四型三翅近等長,最易轉動但飛行模式也較不穩定,落下速度比第一型大而飛行時間短。黃杞翅果的飄移距離小,並可承載6倍種子的重量,可作為空投飛行器的參考。

音樂菇菇 -探討增進菇生長的相關變因

我們在網路上看到菇農在種菇的初期會在椴木上敲擊,因為音頻也算一種震動,所以想確認菇發育時音頻的影響及最佳頻域,我們操縱溫濕度、亮暗、色光、震動、聲音頻率、磁場等變因,並觀測上述變因對出菇總重量的影響。我們發現:最佳的溫濕度為25~26℃、80~85%、暗室比亮室的出菇量好、蕈傘的發育期藍光與紅光比白光與暗室對菇的生長幫助更大、出菇總重量有震大於無震以及磁場對菇有抑制效果。並由一系列的聲頻實驗結果,推測出促進菇生長的最佳音頻約是在200Hz左右(大於200Hz)。希望日後有機會能進一步精準確認,在音頻200~500 Hz 的頻域中,對菇發育的最佳頻率。

探討強制渦流中浮體上升之變化

本研究旨在探討浮體在旋轉的液體中上升速度受到什麼因素的影響,分別以浮體半徑、質量、密度與液體轉速為不同的控制變因,觀察其產生的現象。我們透過軟體tracker來進行數值計算以及圖形座標化分析

「鐵」劃「銀」鉤—奈米銀活性碳磁流體複合物之應用

為了改善自然界常見的兩種水汙染:有毒色素與大腸桿菌,本研究將活性碳接上鐵磁流體,以低成本的活性碳製作成吸附色素並可回收再利用的鐵磁流體,再將奈米銀摻混在本研究複合物多孔性物質的表面,藉由調控活性碳和不同的銀離子濃度及比例,確定最佳的製備條件,並對其抗菌性能進行測試,以達到回收再利用、改善水資源的目的。 本研究摻混奈米銀粒徑在一固定範圍內溶解析出,因此殺菌力強。在選定的溫度範圍內仍保有磁性,具有回收便利,淨化水質後較無污染等優點;此外,在常溫常壓下保存六個月後,發現其磁力並未明顯消失,不僅具有長期性的利用價值,且成本低廉,未來有極大的潛力能夠廣泛應用於大型住家水塔或泳池殺菌除臭,吸附去除有害物質。

圓周上跳躍回歸問題之研究

圓周上相異n個點,將圓周分割成n段弧,每次每個點沿逆時針方向變換成與下一點所成弧之中點,若某點經m次變換後回到初始點,則m的最小值以及m的所有可能值為何?我們發現,m的最小值為n+2。更進一步發現,m的充要條件為m≧n+2且m≠kn-1, kn, kn+1,其中k為正奇數。接著,我們將問題一般化,圓周上相異n個點,沿逆時針方向變換成與下一點所成弧之p:q處,若某點經m次變換後回到初始點,則m的最小值以及m的所有可能值為何?同時,我們也針對n個點具特殊初始位置座標來研究其回歸性質。

風「聲」「Hz」唳-不同桌球旋球驅動球桌基頻振動之研究

從不同旋球撞擊球桌的聲音會有差異,利用發球機進行桌球選手的實測,發現選手分辨不同旋球之撞擊聲與年齡及練習時數有關。 我們將錄製的撞擊聲經過Godewave及Origin進行頻譜分析,發現球桌振動的基頻有133Hz、153Hz、180 Hz、200 Hz,並判斷音色及音高略有不同。 我們試著找影響球桌基頻振幅組成的原因,測量了不同的球速、飛行距離及球桌角度的撞擊聲,發現正向力不同及撞擊位置不同,也會影響球桌基頻的驅動,但發現並無絕對關係。最後量測球桌邊長,利用公式v = f×λ代入計算,發現基頻與球桌特徵長度相符,並且推論旋轉方向與特徵長度方向為平行,可得之兩者有顯著關係。

重整勾股—迭代互質畢氏數

研究目的是證明貝格倫、普萊斯與菲爾斯托夫三元樹中所有互質畢氏數相等。研究動機是在這三種三元樹中存在著某些相同的互質畢氏數,如費馬三元數等,我因此猜想這三種三元樹中所有互質畢氏數相等。研究方法是由歐幾里得家族的生成公式與這三種三元樹中的3階方陣迭代公式建立2階方陣迭代公式,然後由2階方陣迭代公式與歐幾里得家族的生成公式探討歐幾里得家族中任一互質畢氏數在這三種三元樹中的迭代路徑。研究結果是由2階方陣迭代公式與歐幾里得家族的生成公式證明了這三種三元樹中所有互質畢氏數相等,建立歐幾里得家族中任一互質畢氏數在這三種三元樹中的迭代路徑碼,改良了普萊斯的建立方法,我未來展望是想將迭代路徑碼運用於密碼學。