全國中小學科展

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團隊合作獎

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。

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。

綠色組合巨石之謎

本研究研究場域位於宜蘭縣南澳鄉中央山脈向東延伸濱海的餘脈,故運用中央地質調查所網站建立地質圖、地形圖,再將圖層套疊到GOOGLE平台測量坡地坡度及崩地面積等。 接著以現地調查及空拍機拍攝方式探究研究場域。 調查結果發現:該區屬綠泥石片岩,有石英、黃鐵礦、雲母等礦物,雖未發現變質石灰岩,但本研究推測氣候、岩性、地形等因素,使得變質石灰岩被因溶蝕作用而導致岩屑崩滑,造成有趣的地質現象,如岩屑崩滑、碳酸鈣膠結綠泥石、鈣華現象、方解石外生礦等。 最後,經由實驗設計及操作,希望能描述碳酸鈣膠結綠泥石的經過,解釋其機制,複製其現象。

智慧勘察車

現本專題是建構無人載具車進行探勘平台的開發,其主要以Arduino Mego 2560作為本地主控台,輔以OLED顯示螢幕展現各類偵測資訊如溫濕度等,並以藍芽模組將相關資訊傳送至遠端平台顯示,除了探測相關資訊外,還將無人載具周圍的環境影像透過ESP32CAM無線wifi攝像頭模組傳送至遠端平台,以提供遠端平台對於周遭環境的掌握及判斷執行相關的控制,因此探勘平台將可提供許多不適合人類到達的場景進行許多探勘及相關救援等行動。

〝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。

硫酸銅廢液的回收探討

化學工業廢液的排放在現今工業發展盛行的國家是不能忽視的問題,而廢液的回收也是近年來熱門的的研究課題,又因為有機溶液能使離子化合物析出,所以我們利用此特性來討論其析出的情形。 我們研究探討有機溶劑(乙醇及丙酮)在不同的劑量、不同溫度、不同酸鹼物、使用兩種溶劑、和濾液再次使用的情形下,加入到硫酸銅溶液中析出硫酸銅,並找出析出率最好的數據,再進行不同變因的改變,來找出析出效果最佳的實驗數據。 其中我們觀察到在使用的溶劑中,乙醇在低溫下析出硫酸銅的量會最多,較丙酮佳,且乙醇對環境造成的傷害也較低。 我們期望能找出環保、快速且有效的回收方法,回收有機廢液中的離子化合物,來有效改善化學工業排放廢液的環境問題。

展能環保風動力船

本研究目標旨在透過我們的研究,發展高效能源效率的風力能,使用回收再造(Upcycling)的材料組合環保動力船,撿拾學校周圍環境水域中漂流物,解決校內學生掉落水中的各種球類及垃圾問題。研究結果可知,動力裝置透過文獻探討與實際測量,篩選出半徑35mm、寬15mm的一字形節能風力槳,搭配3D建模一體成形的集風杯使風力穩定、扇葉安全運轉。船體推薦以市售2000cc方形寶特瓶作為浮筒,搭配鯊魚鰭式的導流板有效穩定船雙體船航行。以手機app進行藍芽串列e32Daul智慧晶片,遙控風動力船多方向運動,最後實際下水測試船速、轉向及推動各種球類,撿拾校內水池漂流物。

「氣蓋山河」 --- 氣壓式流化床餵食器的研究

本研究應用流化床以迴風使固體顆粒懸浮的流體原理,改良振動式餵食器,分析粒徑5mm飼料的阻塞因素,發展降塞策略。研究成果有: 1. 阻塞因素是環狀堆積會縮小出口,並促成最密堆積而不易崩落。 2. 飼料桶漏斗提供內側吹風管及中央迴風圓筒,提供向下出料壓力及向上迴風懸浮力,可達最佳出料速率(4940顆BB彈/秒)。 3. 本研究之最佳結構為: a. 圓柱形料桶:直徑12cm,高度30cm,漏斗口直徑2cm。 b. 中央迴風圓筒:直徑6cm,迴風口距漏斗口3cm。 c. 吹風管:水平角度45度、吹口距漏斗口1cm。 4. 出料動力參數為統內顆粒空間密度0.22g/cm3,風速16.7m/s,堆積壓力4g/cm2(5/8筒高)時,可達吹風出料,停風停料的效果。

三角形面積分割及推廣研究

「莫比烏斯環」是由德國數學家莫比烏斯和約翰.李斯丁在1858年發現的。將一般的紙環剪斷後,將其中一邊翻轉一次(翻轉180度)再黏合,會形成一種單面單邊體。本研究將從莫比烏斯環的結構及特性出發,並測試不同翻轉次數,以及不同的裁切方式所產生的影響。最後嘗試找出翻轉及裁切兩種變因不同時的規律,進一步推論在其他翻轉次數或是裁切方式所產生的結果。

虎虎生「黑」--虎斑烏賊的成對敵對行為

科學家並無發現虎斑烏賊(Sepia pharaonis)有領域行為,卻有論文顯示過度密集的環境中烏賊會互食、競爭。因此我們在特定空間中的進行實驗,發現烏賊間會出現黑色眼環、眼點或體緣螢光變色的現象,且從影片中可觀察到雙方會頭對頭互繞公轉,形成類似「對峙」狀態。因此我們當烏賊持續出現眼環、眼點或體緣螢光變色及兩者互相環繞時,稱之為「敵對行為」。依符合定義之程度及顏色深淺判斷其表現強弱,發現其中小烏賊的敵對行為普遍表現較強烈,然而捕食成功率卻遠低於大烏賊,可知敵對行為表現強弱與捕食成功率無直接關聯。此外,相較於單獨攝食,若成對烏賊產生敵對行為,會顯著延長攝食時間。