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探究精神獎

Fano型多管陣列裝置對吸音透氣研究及應用

本研究以吸管製作Fano型多管陣列結構裝置並放置於壓克力管中進行研究,利用藍芽喇叭連接手機播放聲頻穿透設計之fano吸管陣列結構,其結構分為幾種,其一為多管陣列平行壓克力管(空氣流道結構),其二為交錯排列陣列之共振結構,量測兩結構間所造成聲波的干涉造成之吸音特性,設計Fano型之多管陣列結構,實驗以收音麥克風連接手機軟體進行聲頻量測,再將實驗數據匯出進行圖表製作與計算分析,實驗結果得出組合式最佳fano聲頻結構可使700Hz~1800Hz之聲頻穿透率下降至原來的8%~12%,於1400Hz時可消除至1%以下,並能達到高透氣率,為具有高透氣、高吸音頻寬及低成本之新型超穎聲學材料。

與eye同行,fun眼視界─抗藍護眼行動

研究發現更換較低色溫光源能減少藍光;日常生活中減少藍光的方法很多,但願意使用的人少,主要是因為減少藍光會讓視覺感到偏黃,或是光線昏暗,會有色差不舒服,所以大部份的人不愛使用。使用4000K色溫光源實驗時,「色彩恆常性」會讓人覺得教室的觸控電子白板螢幕變藍,此時順勢調黃(減藍)電子白板的螢幕,就可讓照明光源與螢幕的藍光同時降低,並以相機的「自動白平衡」功能模擬「視錯覺–色彩恆常性」,測試在較低色溫光源下,可將螢幕調黃多少而不被察覺;測量發現在4000K光源、不察覺螢幕變黃的前提下,調黃螢幕可降低27.0%藍光,由此可進一步找出防藍光APP使螢幕減少藍光又不影響色覺的解方。

高中生下課時間從事的活動比例與場地利用分配

本研究從校園生活中觀察到的現象出發,利用波達計數法、轉移矩陣作為工具,分析高中生下課時間從事的活動比例與場地利用情形。本研究實施兩次預試,分別進行問卷選項增刪、模型建立檢測,並對志願序及距離進行加權,使施測空間與時間等價。正式研究針對本校412位學生進行調查,結果顯示:學生下課時最常從事的活動分別為使用手機、聊天、睡覺;而最常使用的場地則為自己班教室與廁所;許多原本基於美意而設的公共空間並未被善用,場地不敷使用及分配不均的情況明顯。有基於此,研究者分別就重塑公共空間、新增公共設備、廣納師生需求三方面提出具體建議,期待校方未來在增設或重劃場地時,能使學生從事的活動與場地互相配合,發揮更大效益。

飲料黑白配「胃」何「藥」不得-飲品對於制酸劑藥效之影響

小時候因為藥苦,想用飲料蓋過,又聽說「藥苦可以配果汁」,但真的可以這麼做嗎?本研究以常見的制酸劑做為實驗反應物,透過與飲品溶解、與模擬胃酸反應後的沉澱量以探討飲品與制酸劑的相互作用關係;此外再以RO水、酸性、鹼性不同性質的飲品,分析制酸劑在不同飲品下對模擬胃酸pH值的變化。 研究發現:傳統飲料冬瓜茶在本實驗中對於中和胃酸有顯著、正向的效果。在與氧化鎂制酸劑搭配下,這個陪伴我們共同成長的台灣特有飲品具有相當好的中和能力!因此,根據我們的結果,多飲用冬瓜茶,不僅能使胃中的pH值提高,也能提醒國人重視這個古老的傳統食品!另外台灣人泡茶文化風行,若是服用固胃好制酸劑則搭配鹼性離子水或綠茶的中和效果也相當不錯。

醉後生還者──醉漢走路問題的二維延伸探討

本文主要是在探討二維醉漢走路問題的各種情形。 參考一維醉漢走路的原始問題「一醉漢從距離懸崖一步的位置出發,另一端則是無窮延伸的道路,醉漢在道路上每步以一固定機率不停的前後隨機移動,直到落下懸崖則停止移動,試求醉漢落下懸崖機率為何?」我們將其拓展至二維平面上,利用一路領先問題的概念以及無窮級數的生成函數,探討二維一邊懸崖、兩邊懸崖以及三邊懸崖的情況下,不同移動機率組合,醉漢落下懸崖的機率,並發現Catalan Series是研究二維醉漢走路問題很有力的工具。

大珠小珠落玉盤-探討月球隕石坑之成因

可利用Tracker軟體成功量化斜拋鋼珠之X軸及Y軸的分量速度。斜拋撞擊接觸面實驗:小粒徑材質,鋼珠越重則寬深比值越大且形似橢圓;中粒徑材質,鋼珠越大坑洞寬深比愈小,大粒徑材質,在120°角度時鋼珠越大則坑洞寬深比愈小。接觸面為小粒徑砂石加上麵粉其比例為2:1形成混合層鋼珠為16mm時,其拋體運動所形成的坑洞寬深比與隕石坑相似。自由落體實驗結果皆為鋼珠粒徑愈大其寬深比值越大,接觸面為小粒徑材質時寬深比大小差異不大,且相較於斜拋之寬深比小許多,較近似月球隕石坑之實際寬深比值;接觸面積為小粒徑加上麵粉則呈現出測量坑洞的深度趨於一致,且寬度則與重量大小正相關。

噓寒問暖,發熱衣解密

透過紡織品形成空氣層,達到減緩人體熱能散失是禦寒保暖的策略之一。市售發熱衣為本校學童內搭衣主流,以聚酯纖維、聚丙烯腈、嫘縈及彈性纖維為主材質。其中以聚酯纖維為主要材質的發熱衣較容易達到比純棉內衣更好的保暖效果。在流汗及微風(蒲福風級表)的情境中,發熱衣蓄熱保暖的效果均劣於純棉內衣。而市售發熱衣所標榜發熱技術,其效果甚微。穿著發熱衣時仍需配合當日天氣與活動搭配防風或排汗衣物,才能達到保暖蓄熱的最佳效果。

基於深度學習之服裝試衣系統

本研究以AI虛擬試衣系統(Virtual Try-on模型)為主題,透過深度學習技術,並結合幾何匹配模型,最後開發出試衣系統,將使用者上傳的照片,模擬成穿著新衣的模樣。 首先,將人物原始圖片取出骨架節點,並生成人體遮罩以及保留人物頭部。而後將三個輸出合成為高維特徵圖。接著將目標替換衣物生成出依照人體姿態扭曲後的衣物圖片。最後於Virtual Try-on模型中,將人體高維特徵圖與扭曲衣物共同輸入,並經過運算後合成出穿著目標衣物之人體圖像。本研究結果發現,人物站姿單純,且雙手緊貼身側,以及拍攝角度為正面、衣服款式為短袖、背景色彩對比度較高與衣服圖案單純的原始圖片得出的結果圖片與測試圖片相似度較高。

「銀」光閃閃—魯米諾發光與奈米金屬增強效應

本實驗探討luminol(又稱魯米諾、發光胺)- H2O2- K3[Fe(CN)6]化學冷光系統在不同氧化劑(H2O2)濃度、催化劑(K3[Fe(CN)6])濃度、pH值和溫度下,對luminol發光現象的影響,並加入奈米金屬(奈米銀、奈米銅、奈米氧化鐵)探討其在反應中扮演何種角色。我們以自製螢光偵測裝置蒐集數據,發現奈米金屬可作為此發光系統的催化助劑(catalytic promoter),並進一步探討最佳濃度和溫度條件,其中奈米銀展現最佳的增強效果,同時討論奈米金屬增強發光的機制。

3D列印排笛

一般國小的自然課堂上都是使用市售的吸管製作排笛的笛管,但如果封口的填充物不對,要吹出有音階的聲音很難,實驗可操控的因素也有侷限性。本專題的構想是利用3D列印機來製作排笛的笛管,找出管長、管壁厚度、管徑、管形對聲音輸出的影響,並和傳統的國小自然課常使用的市售吸管製作的排笛做比較,再依據實驗的結果利用Scratch寫出一支程式,只要輸入想要製作的音頻,就能計算出3D列印笛管需要的長度及可行的管壁厚度、管徑和管形,最後再利用3D列印出一支有音階規律的排笛,透過它能演奏一首簡單的歌曲。