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團隊合作獎

大地水銀行-探討地下水的流動

屏東平原地下水位在這波旱情中下降,為了解地下水從沖積扇頂到平地的流動原理,環境因子和抗旱井抽水對地下水流動的影響,我們利用自製砂箱和類似地層沉積物的砂礫進行模擬,以食用色素呈現流線並測量相關數據。結果顯示距離中央隔水牆愈遠,流線的時間和路徑長均增加,流線的速度則減少。當地下水鹽度增加時,流線的路徑不會改變,距離中央隔水牆較近的流線速度增加,距離中央隔水牆較遠的流線速度減少。當地下水溫度增加時,流線的路徑不會改變,流線的速度會跟著增加。在模擬抽水的狀況下,流線路徑會改變,較快的流線速度會下降,流線路徑向左偏移、長度增加,較慢的流線速度下降並改往抽水口方向,且有隔水層時會使流線路徑偏移更明顯。

探討各類型焚風之特性及其成因

本研究初探1961~2020年東部高溫事件時,發現中央氣象局歷史最高溫事件列表中,臺東創高溫紀錄多為焚風所造成,便欲深入探究。首先利用大氣水文研究資料庫提供之各測站數據,篩選出臺東、花蓮及臺中之焚風事件,並依焚風類型、時期、不同地區等因素作分類,比較並探討其成因。 經研究可知,三地區的焚風類型多為非伴颱焚風,且臺中地區發生次數最多;伴颱焚風則是臺東地區的發生次數居冠。此外,臺東的各類型焚風於各時期之平均持續時長皆為三地區最長。不同類型焚風於各地區發生次數及持續時長之差異,與臺灣附近之天氣系統存在密切關係,故隨著各時期天氣系統的變化,影響亦隨之改變。

三面骰子機率與解析度

本研究探討「三面骰」機率,由直徑厚度比(R/d)入手,製作不同R/d骰子111種各擲300次,計33300次,繪製機率與R/d關係圖。側面機率100%的R/d界線為0.52,0%的R/d界線為8.15,33.33%的R/d範圍為1.86至2.10,三面機率相同時三面面積1:2:1。再分別以面積、環形、球體理論建模,發現理論趨勢與實驗相符(P<0.001***,R2=0.9185)。 另發現其他物理量亦影響機率,進行「投擲高度、初速度、初角速度、恢復係數」為變因的實驗,擲18000次,顯示各參數對機率的影響。於是參考文獻並建模骰子動力理論,精確計算骰子的最終面,但實驗上骰子各面為何仍存在機率呢?我們發現機率來自參數的微擾,而各骰子對微擾的敏感度不同,進而提出骰子對微擾的「解析度」概念,評估骰子的公平性。

爺爺的老家-「竹管厝」

今年的大事,「土耳其大地震許多高樓都倒塌了,壓死不少人。」我們很天真的提出:「如果大家都住在竹管厝,就不會有被壓的事情。」 我們在老師的指導下研究這個問題:「爺爺的老家-竹管厝」。首先測試竹片的彈力,用竹片彎曲打彈珠,撞擊軌道上的小鐵珠;接著用竹片彎曲打木球,都能把鐵珠和木球打得遠。竹片彎曲彈開時,可以產生很大的彈力。 我們也利用市售的竹筷子吊重物,測量出竹筷子能吊很重的金屬墊片,知道竹筷子的抗壓力很強。最後在老師的指導下,用竹桿模仿安南區的竹管厝蓋起房子來;並用簡易的方法,玩起「模仿竹管厝」在風吹雨打和天搖地動下,完整無缺的結果,我們成功了!

影片情境化字幕實現探討

本研究旨在改善聽障人士無法完整接收影音類型資訊的狀況,探討各種影片處理技術,尋找、嘗試並比較各種方法,整合出最適合的系統自動替影片嵌入情境化字幕——用視覺的方式呈現影片聽覺訊息,讓聽障人士便於理解各種類型的影片內容與資訊。 為此,我們呈現的情境化字幕有主要幾個特點: 1、將聲音對話轉為字幕標記在說話者旁,透過畫面中語句位置就可以了解跟語者的對應關係。 2、畫面中字幕會以漸漸上飄消失的泡泡字幕來呈現,使觀影者有充足時間閱讀字幕理解內容。 3、將環境音效如電話聲、雷聲與貓叫聲等各種能傳達資訊的聽覺訊息標示在畫面中。 藉由這些處理使畫面呈現更豐富的影片資訊,最終達到改善聽障人士資訊接收權益不平等的目標。

蜂擁而至

有3隻蜜蜂,同時從蜂巢出發,在一朵花與蜂巢間的連線上,來回等速直線飛行,牠們的飛行速度比為1:2:4,問:在蜂巢與花之間,是否存在某個時刻,牠們飛到同一點? 上述問題取自《科學研習月刊》數學專欄,我們不但解決原題,還將原題推廣到任意隻數蜜蜂,給出求滿足要求的時刻的方法,獲得一般化的結果。 我們還能加以應用求滿足要求的時刻的方法,探討速度比滿足給定一階線性遞迴數列,得到若符合一些條件,就能同時飛到同一點。

冷面殺手李斯特菌-探討抑制李斯特菌台灣食品分離株之方法

李斯特菌污染,恐致腦膜炎、敗血症,WHO報告更顯示死亡率高達2成5。本實驗研究抑制李斯特菌(Listeria.innocua)之方法,以全基因解碼R19.1045為模組,與由台灣本土雞翅與豬肉分離出之38隻李斯特菌分離株做比較,觀察其型態、生長曲線及菌落形成單位(CFU)不同,以及致病力相關之磷酸轉移酶系統(phosphotransferase system, PTS),又稱第四致病基因群,是否廣泛存在於李斯特菌。研究結果顯示,37℃溫度培養L19N.053分離株在第5~第6小時有生長延滯的雙生長期(diauxic growth)現象,與PCR檢測初步結果呼應,L19N.053菌於PTS基因有部分片段缺失。R19.1045的CFU約為2.14x109。低溫(4℃)、酸性環境(pH=2)和酒精濃度35%,皆能有效抑制李斯特菌生長,為正常37℃環境生長速率之1/70-1/92。

河中「漩」機

實地到大豹溪觀察漩渦、河道與石頭的分布,再到實驗室模擬石頭分布與河道。探討水流衝擊石頭時,石頭數量與位置是否影響漩渦的數量與形成的位置,以及單邊河道出現凹槽時,是否會影響漩渦的形成。透過石頭的密集度、水流速度、石頭的數量,三種方向研究漩渦產生的位置與數量;以及用三種不同深度的河道凹槽,觀察漩渦的數量與位置差異。發現石頭間的縫隙較寬的話,特別容易形成漩渦;石頭的間距增加或是水流速度較緩慢時,漩渦數量會增加;石頭間的夾縫、水流的匯集與分流處都是漩渦容易產生的位置;石頭數量減少漩渦也會變少;河道單側有凹槽時,會出現漩渦;凹槽深度不同時,漩渦位置與旋轉方向會有所差異。

〝催〞燦晶亮 --- 活性酵母微米晶球的設計

本實驗考慮藥物吞入時極為苦口,但如果利用類似膠囊的原理,更精進將晶球「微米化、可配水喝入、可有效消化、可於胃中緩慢釋出」等功能,進行實驗(以海藻酸鈉濃度、噴入高度、界面活性劑、內含物含量為變因)等,希望在未來生活中,可以利用兩個寶特瓶,將海藻酸鈉加感冒藥物和氯化鈣進行固化作用產生晶球,且利用超音波霧化器將晶球製成微米級,在家感冒時進行DIY製作,並配水喝入,就不會有『苦』的感覺,達到『良藥可口』的效果。

阿摩尼亞__拜拜!——以電化學氧化法去除廢水中的氨氮

本實驗研究目的是以電化學氧化法降低廢水中的氨氮濃度,藉由使用石墨導電塗層/壓克力電極,改善石墨機械強度低的問題。我們使用導電度計法測量水溶液導電度並計算其氨氮濃度,處理後的廢水濃度符合台北市放流標準,且去除率皆高於75 %,比配置的氨氮溶液高,可知電化學直接氧化法更適合應用於處理實際廢水。本研究的副產物硝酸鹽濃度皆低於1.19 ppb,對實驗影響極小。實際處理廢水時,使用石墨導電塗層/壓克力電極所需的電耗能相較於使用石墨電極減少約93 %,但能和使用石墨電極達到相同的去除率。