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第58屆--民國107年

由克拉德尼圖形探討會變的波速

本實驗以銅板、不鏽鋼板、壓克力板、膠合木片與塑膠瓦楞板,以雷射雕刻機切割不同直徑圓板來實驗,並以高中物理方式簡化克拉德尼圖形理論,並由各種材料的同心圓板振出克拉德尼圖案,找到與理論相近的實驗結果。 實驗中發現許多與高中物理課本中理論的矛盾之處: (1)若要用高三物理的直線駐波公式找到材料波速,需要經過重力的修正項。 (2)壓克力片只能振出同心圓的克拉德尼圖案,木片和塑膠瓦楞板則無法振出同心圓圖案。 (3)不論任何材料,頻率的改變皆會影響波速。 本次科展的過程發現,網路上多為金屬板的克拉德尼圖案,極少壓克力與同心圓板材的實驗數據,實驗後發現,各式板材的速率與圖形的變化與銅板稍有不同,可做為不同材料間的比較依據。

「莓」你不行-果蠅模式探討莓類萃取物對於奈米銀造成的細胞毒性抑制研究

現今人們利用奈米銀的殺菌功力,然而奈米銀粒子的毒性卻可能引發氧化壓力、細胞凋亡、DNA損傷,甚至死亡。為此,我們利用生活中常見的莓果類,如藍莓內所含的Pterostilbene(紫檀芪)、葡萄內所含的Resveratrol(白藜蘆醇),探討兩種化合物對於奈米銀引發細胞毒性的抑制效果。 首先證實高濃度奈米銀影響果蠅的發育,且誘發細胞凋亡。接著發現加入Pterostilbene和Resveratrol的組別會減緩奈米銀所導致的果蠅發育障礙,且果蠅被奈米銀減少的壽命亦有回升的效果,而Pterostilbene之效果又較Resveratrol佳。雖假設化合物是透過抗氧化途徑去抑制奈米銀造成的果蠅氧化壓力增加,前述實驗中兩者也皆可抑制果蠅的發育遲緩,但抗氧化基因表現的實驗中卻發現只有加入Resveratrol的組別抗氧化基因表現量有明顯上升趨勢,值得深入探討。

有趣的指尖陀螺

指尖陀螺旋轉時感覺有定向、牽引、穩定、改變重量的力量;我們以文獻探討、調查、定位觀測、吊掛觀測、滾輪觀測、三軸定位法來探究這些有趣的現象。我們發現指尖陀螺:(1)外型對稱,會穩定平衡的水平、垂直定向轉動,這和重量、翼數、精密有關(2)旋轉方式不影響旋轉時間,但重量有減輕現象(介於0.1~0.2克間)(3)水平吊掛順、逆時針轉動,會水平穩定旋轉,不受擺動影響;但旋轉路徑不同(4)吊掛垂直擺動時,軸距長旋轉時間久,這與垂直定位旋轉變水平定位旋轉有關(5)軸水平、垂直方向旋轉,會產生偏移的力(6)垂直、水平旋轉,有穩定滾動的作用(7)三軸定位器有穩定平衡的避震功能。我們希望擴展指尖陀螺有趣的研究成果,讓更多人喜歡研究科學。

智慧城市〜水位偵測一點靈

本研究由水位高度偵測器連結UNO板與麵包板再連結電腦端的讀值找出與水位高度的穩定關係,藉以獲得最佳靈敏度的水位高度偵測器,此裝置特點有: 一、 在地性: 台灣地處熱帶、亞熱帶,常有雷雨豪雨,本設備可告知車行地下道淹水高度與位置,即時啟動警示柵欄,降低災害的發生。 二、 創意實用性: 利用簡單電路,連接水銀、紅外線、光敏電阻偵測器並將偵測之訊號,結合電路、電腦軟體 S4A,並連結手機APP,有攜帶便利與即時傳訊的特色。 三、 教育性: 應用自然與電腦課程的結合,製作簡單的機械裝置與S4A程式,達到與現代智慧生活結合。 四、 科學性: 透過實驗培養對科學過程的態度,如觀察、提問、擬定步驟、團隊合作等。

一「頁」菩提--菩提葉造紙全記錄

雖然數位化時代,用紙需求下降,台灣每人每年的用紙量還是高達190.5公斤,使用的紙漿就來自熱帶雨林。 造紙一定得砍樹嗎,熱帶雨林孕育了地球上50%的生物,雨林是地球之肺,雨林消失,除了大量物種滅絕之外將加劇全球暖化速度。 本次實驗採用菩提葉來造紙。運用四種添加鹼劑的熱煮方法獲得紙漿,且都能順利造紙。但熱煮法耗能,強鹼使用有危險性,廢液的處理很麻煩。 我們以微生物分解法來分解菩提葉纖維,製作添加酵母菌、乳酸菌、土壤益生菌、生態池底泥等常見微生物製作分解液,發現短短14日,微生物就能將菩提葉分解出纖維了,也都能順利造紙,樹葉造紙能依地區特有植物來製作獨一無二的紙張,再運用天然染染色方式讓紙張的用途更廣!

「清」出於「蘭」- 宜蘭地區之氣粒狀汙染物於不同時間尺度下之研究

雪隧通車後,宜蘭居民對於遊客增加及房地產價格飆漲有深切感受,而近年環保意識 抬頭、群眾更關切空污議題,我們當然也不例外。 我們以宜蘭、冬山測站為研究測站,並以空氣品質指標汙染物為研究對象,後以不同 時序作分析。其中,在逐時的研究裡,氮氧化物、臭氧受光化學反應的影響甚大;二氧化硫則較多來自於工業區的固定汙染源,並易受海陸風吹拂而影響其動向;而懸浮微粒及細懸浮微粒的逐時變化量並不明顯,但只要屬境外移入的沙塵事件發生,便會使汙染物濃度在2~3天內維持較高的狀態。 未來,我們希望將近來關注度頗高的議題「深澳火力發電廠的重啟與否?」納入研究,試圖探討其對宜蘭地區是否有重大影響,並提出相關建議。

步步回營-探討數字歸位的遊戲秘訣

一、利用Disjoint cycles分析初始牌卡,定義符號⊕作為Cycle拆解成數個Cycles的步驟合成,而數字歸位則為拆解步驟的逆推。發現特殊的Cycle類型,數字歸位有固定策略。 二、m-cycle內部通路至少要m-2條才可能成功,且最少需要m-1步。 三、數字歸位可利用歸位判斷法、Cycle拆解法、Cycles的互補數歸位法,找出可能歸位方式。 四、 判斷數字歸位的最少步數,步驟如下: (一)以Disjoint cycles表示初始牌卡。 (二)檢查每個Cycle內部及Cycles間是否有通路連接。 若是,最少步數為n-(cycle數)。 若否,選擇合適的Cycle打破,最少步數為n-(cycle數)+(打破次數)x2 。 五、n張牌卡數字歸位的方法不唯一,但最少步數皆相同且介於n-(cycle數)到n-1之間。 六、選數控制歸位法是採大數先歸位原則,搭配三個策略,控制下一步欲選取的數。反覆操作,必可將數字歸位,但未必是最少步數。

自然深共晶溶液製備、特性及其奈米科技應用

本研究首先探討自然深共晶溶液配置最佳化流程,測定密度並利用變異系數分析得知其穩定性,以及測量黏度隨溫度變化確定為剪切稀化流體。接下來,以其中一種自然深共晶溶液(lactic acid-glucose-H2O, LGH)當做還原劑製備金奈米粒子(LGH-AuNPs)。測試其抗鹽性,顯示LGH-AuNPs在高鹽度下不改變光學特性,未來可應用在高鹽度的實驗狀態下。在萃取應用方面,以LGH-AuNPs萃取溶在有機溶劑中之亞甲基藍,未來若提高LGH-AuNPs濃度,將有助於提高萃取效果。最後,利用LGH當做溶劑,以溶劑熱法所製備釩酸鉍光觸媒具備光降解效果(可見光照射180分鐘降解效率達到85%)。此外,在光觸媒製備清洗過程中,發現離心後上層液具有穩定的螢光特質,目前推測可能原因是溶劑熱法使LGH產生具有螢光性質之碳量子點。

風兒圓舞曲---風力環轉動之研究

本研究在探討影響風力環轉動的因素有哪些,我們發現影響因素有:(1)風力環紙盤內翻摺紙面方向、數量、角度和形狀、翻摺線與圓心距離、紙盤外形。(2)出風管口與紙面的距離。(3)竹籤插入紙盤的深度。要製作一個轉動效果好的風力環,紙盤外形以圓形為主,其紙面要向內翻摺,紙面翻摺線與圓心要有角度。紙面翻摺形狀以直角三角形B的旋轉效果佳,其翻摺線與圓心距離為1.7 cm的轉速最快。出風管口與紙面的距離為1.5 cm及竹籤插入紙盤的深度為3.5 cm者,能讓風力環的旋轉的穩定性更好。透過彩繪可以將風力環變得更美麗,也能做為趣味競賽的活動呢!

正n邊形對角線交點數之探討

本科展內容為研究正n邊形對角線在圖形內形成的交點數。我們一開始利用Geogebra畫出圖形,進行對角線交點數的觀察。接下來我們針對中線上的三條對角線交點進行探討,求出中線上對角線三線共點個數公式。之後我們將圖形座標化,利用三角函數計算出中線上交點座標,再用求出的公式代入Excel,發現中線上五線共點只會出現在6的倍數上,七線共點只會出現在30的倍數上,我們將其表格化,觀察規律。但由於n為6的倍數時,其中線上的交點呈現十分複雜之狀態,因此我們先針對非6倍數中線外的對角線三線共點進行探討,得到公式。最後我們將所有對角線三線共點個數公式化簡,推導出非6倍數正偶數n邊形內部所有對角線交點數的公式:If n = 4k+2: C4n-(5n3-45n2+70n-24)/24,If n =4k:C4n-(5n3-45n2+106n-24)/24