全國中小學科展

第58屆--民國107年

杯中乾坤大,籟中樂音揚-回授音的研究

本實驗探討聲波在容器內互相激盪所產生的回授現象,並證實利用聲音的回授現象可以測量聲速。研究發現: 一、 容器長度和麥克風的位置皆會影響回授音的頻率,容器底部、開口邊界處頻率較高。容器的內徑大小與回授音頻率無關。 二、 回授音頻率與容器和聲源的距離的關係圖中,出現波浪起伏的現象,將兩波峰間距離,乘以回授音頻率,會等於當時氣溫下的聲速。 三、 以閉管的回授音頻率解釋,我們測到在同一位置的頻率中,基頻與倍頻應是同時存在的,只是軟體只能顯示其中一個頻率。 四、 以測量開管中央的回授音方式來測量聲速,需再以節點數來修正才能得到較接近理論值的聲速。管子越長,節點數越大。 五、 大盆容器內的回授音聲場,頻率起伏仍有規律性。

熱點上的Mirai- IOT之DDoS防制研究

隨著物聯網裝置的大量運用,惡意人士可以操控物聯網裝置的惡意程式Mirai發動DDoS攻擊,AP熱點是物聯網裝置的上網窗口,如果能從第一層AP進行防禦,將DDoS消弭於來源,可避免進一步對外擴大攻擊的危害。 Mirai控制數量龐大的IoT bot(殭屍),是一種新型態的DDoS攻擊手法。我們經由特徵之探討,以達到Mirai的各種攻擊模式防制。 同時針對常見的DDoS攻擊型態,紀錄對外伺服器基本服務封包通訊,如:TCP:ACK、Http:80、ICMP等,進行統計、分析、學習,運算出存取控制列表ACL,在AP攔阻DDoS攻擊封包,建立即時防禦機制。

機「布」可「濕」―探討機能性吸濕排汗布料的秘密與應用

運動時穿著的吸濕排汗衣能讓身體保持乾爽,引起了我們想要了解這種布料的秘密。我們利用水的毛細現象和蒸發現象的原理驗證布料纖維的吸濕排汗的效果。異型斷面的纖維布料,垂直吸水效果好,讓我們想到製做吸水磚的構想。 我們購買了市面上強調吸水能力強的抹布兩款,做了靜置吸水力、模擬擦拭的動態吸水力、脫水力以及排水力的比較實驗。 我們發現吸水磚在這些方面並不是每一項都最好,在脫水力及排水力表現相對突出。因此若能配合「好神拖」,將能使好神拖如虎添翼。

財「元」滾滾來─硬幣分類裝置

園遊會後發現零錢數量太多,難以在短時間內統計金額,所以製作硬幣分類裝置來解決這個問題。此裝置參考網路youtube影片,發現影片中並無說明硬幣軌道最佳角度、硬幣重量是否影響滑落狀況,以及除了瓦楞紙板外是否有其他材質能讓硬幣滑行更快,因此我們以影片中的裝置為雛形,從中改良細部結構並探討軌道角度對硬幣掉落的影響、硬幣重量對硬幣滑落的影響、以及瓦楞紙板、PP板及L夾塑膠片對硬幣滑行的影響。此裝置能正確分類硬幣,我們研究出此裝置硬幣軌道最佳角度為20度、硬幣掉落成功與否與其重量無關、使用L夾塑膠片硬幣滑落速度最快等結論。

廣興囝仔勘查中──梅花湖勁趣味

觀光休閒產業的發展是國際化趨勢且可穩定增益財政收入,已是世界各級政府施政核心之一,但取之自然、用之自然必定會造成環境負面的影響。本科展研究試圖從宜蘭縣冬山鄉梅花湖(緯度24°38´34.62"N,經度121°43´57.29"E)進行環境考察,進而培養國小學生積極投入愛鄉的環境教育活動,期盼學生在自然與商業的價值拉扯中,自主地析出一條雙贏的共存路數。然而,本科展的面向亦有大範圍囊括,如梅花湖的「氣候」、「水質」、周邊「植物」、「礦物」、「水鳥」和「人文歷史(含三清宮)」等等。我們以地球科學的緯度切入,自許成為富有「科學精神」卻又不失「人文素養」的小小在地導遊。不多說哩!梅花湖~~我們來囉!

全光面花崗石新式拋光系統研究開發

針對現行石材養護業界以「物理性研磨」工法施工,耗時且不易取得高光澤之窘況,以「化學機械研磨法」為改善的策略,發展適合花崗石高光澤拋光用之拋光粉,研究過程: 1. 自石材文獻、石材養護藥劑資料安全表等資料,找出可能成份因子,分別進行研究及實驗。 2.自十一個可能成份因子撷取七個要因(factor)成分。 3.經由實驗找出最佳的花崗石物化性拋光組合配方。 本配方經實地驗證印度黑花崗石(富含SiO270%以上)拋光,拋出90度以上光澤所耗費時間僅為傳統工法的1/12,加施做晶化劑1分鐘內即可將光澤達到100度上下,施作平臺由上噸機臺可減輕至數十斤之手執研磨機。

綠塑有「解」?探討不同菌種濃度對綠色塑膠生物降解之影響

綠色塑膠(Bioplastic)之誕生,看似解決塑膠難以降解的特性,但,其實際生物降解效果是值得探討的。為能有效推廣綠色塑膠之使用及降解觀念,研究選用易取得的納豆菌、蕈狀芽孢菌、枯草桿菌等農用微生物,進行對聚乳酸(PLA)、聚乙烯醇(PVA)、聚己內酯(PCL)等綠色塑膠之降解實驗,以探究不同菌種對各類綠色塑膠之降解情形,並篩選優勢之降解菌種。 研究發現,添加菌種後,各實驗組培養土酸鹼值由pH6.0降為pH4.5~5.5,並在降解過程中逐漸回升;其次,綠色塑膠在未添加菌種的對照組中亦有良好的降解情形,其中以PVA最佳;此外,實驗菌種中,以枯草桿菌對PCL及PLA的降解效果最佳,而枯草桿菌與培養土的最佳調配比例為3:11,故建議可將枯草桿菌混入培養土,以加速綠色塑膠之降解。

新式二硫化鉬複合材料用於光催化分解有機物研究

本實驗透過MoS2與Keggin金屬氧化物複合,分解水中有機物。MoS2價格便宜,具有與石墨烯相似的平面結構,且吸收波段位於可見光範圍。超音波震盪輔液相剝離法製造奈米級MoS2,創新使用深共熔溶劑ChCl-Urea作為嵌合溶液,不同於科學界常用的離子液體製程,其具有100%原子使用效率,是無毒又經濟的有機溶劑,結合MeOH降低溶液的表面張力的優勢,進而增加MoS2的分離效果,並探討不同條件的製作效果。本實驗研發出具『高效率、低成本、製程簡易』的複合材料製程,整個製程僅需30個小時,即可製作出具光催化效果的複合材料,最佳複合材料模擬太陽光照射30分鐘,亞甲基藍分解率高達98.5%, 且具有無二次汙染與可重複利用的優勢,是具經濟效益的新式有機汙染物去除法。

星星、月亮與太陽的美麗邂逅-圖形的平方化

本研究是為了可以將不規則形做簡單的改變,使它變成容易計算出面積的正方形。而若要將多邊形變為正方形,就必須將它平方化。我們製作出長方形、三角形、梯形、圓形、新月形、星形等圖形平方化後的結果。 拜賜科技的發展,電腦已能使各位可以輕鬆地計算出任何圖形的面積。以前的幾何學家利用尺規作圖繪出一維圖形(直線)與二維圖形(圓),但卻一直無法繪出如拋物線的複雜圖形。另外還有一個很大的問題存在,那就是面積的計算-----平方化的問題。一種將圖形切割後化為正方形的方法,可使面積更易算出,不須使用其他圖形的面積公式,若能做出這樣的圖形則稱此圖形為「可平方化」或「可正方化」。

液鏡-利用液體旋轉製作可變焦透鏡

我們藉由液體在旋轉的透明載具內會產生一中心向下凹陷的形狀,去製作一可變透鏡效果。完成後開始量測角速率,探討在旋轉時曲面曲率半徑;接著改變轉速時,角速率的不同,使的漩渦弧度也因轉速增加跟著變大,並算出轉速與弧度的對應關係。 為了要了解旋轉透鏡效益為何,我們利用物理課本中所學幾何光學,將已知條件代入,並利用電腦分析曲率半徑,得到透鏡與放大倍率的對應關係。 最後發現且隨著角速率越大,燒杯內液體面中心凹陷處曲率半徑會越來越小;且當轉速越快時,利用高斯成像公式所計算得到的結果與真實量測得到的結果較為接近,其液體形狀也應較接近一般透鏡形狀。