全國中小學科展

第59屆--民國108年

看見聲音-聲音對皂膜影響之探討

本實驗在觀察不同頻率的聲波下,皂膜做上下振動所產生的波紋,皂膜顏色與厚度關係以及皂膜水平流動速率的變化。其中皂膜在不同自然頻率會產生特定的穩定上下振動波紋。而受聲波影響上下振動的皂膜會因慣性力和表面張力而有中心區和邊緣區內外的流動變化並產生漩渦狀的流動。在低頻率時,邊緣區向中心區的流動速率會大於中心區向邊緣區。高頻率時則相反。而在不同頻率時皂膜的流速變化則呈現一二項式向下的曲線。

表面張力的實作和探討

從小朋友愛吹肥皂水溶液泡泡來比賽誰吹的泡泡大,誰吹的泡泡久。其實吹出的泡泡是因為肥皂水的表面張力大小,使泡泡有大有小。除了吹泡泡可以比較液體的表面張力外,利用鋁環來拉高液體泡泡的高度,也是比較表面張力的方式,在研究中我做到了,很精準。 利用滴管吸取水溶液,在滴到1mL的量筒中,比比看,哪一種水溶液滴滿1mL量筒的滴數最多,滴數越多液體,表面張力越小。利用試管測量水滿時,再滴入水凸出的液高,也可以表現出表面張力,液面高度越大,表面張力越大,這種方法容易造成誤差。 我們利用連通管原理來測試試管或滴管的液高,比較表面張力的大小,再利用紅點瞄準鏡和實體顯微鏡來觀測就更準確了。

搏扶搖而直上--鞦韆之謎

要怎樣才可以使盪鞦韆越盪越高?本研究將單擺在擺盪過程以拉、放線的方式模擬人在盪鞦韆時重心的改變,發現在最低點時拉線將重心提高,最高點時放線讓重心放低,單擺可以越盪越高。分別測量在固定角度變化下:(1)不同擺長 (2)不同拉線長度 (3)不同初始角度。結果發現:(1)擺長越長,所需拉放線次數越多 (2)拉線長度越長,所需拉放線次數減少 (3)初始角度越大,所需拉放線次數越少。實驗裝置原以齒輪變速進行拉放線,因不夠精確,改採以馬達帶動長桿進行拉放線。同時用C++語言算出每次擺盪的角度,求出15°上升至30°所需的次數與實驗極為接近。最後將理論搭配實驗數值,以程式寫出盪鞦韆動畫,可清楚呈現正確的盪鞦韆方式。

難以「孓」擇–淡水渦蟲對食物記憶與捕食行為

淡水渦蟲會捕食蚊幼蟲,有助病媒蚊防治。為了探討大量繁殖飼養時,長期餵食渦蟲固定食物是否會記憶,導致後續生物防治成效不佳,因此進行渦蟲對食物記憶與捕食行為試驗。根據群體與個體渦蟲對食物記憶行為結果,長期餵食紅蟲的渦蟲皆偏好選擇蝦肉,推測渦蟲對食物無記憶或具偏好行為。群體捕食行為試驗,當孑孓數量越少,渦蟲捕食前爬行速率越快;孑孓數量越多,渦蟲搶食隻數越少,第一隻渦蟲獲得相對能量收支越多;發現渦蟲捕食孑孓時,視覺訊號大於化學訊號刺激。觀察渦蟲捕食策略,分為主動捕食型、機會主義型Ⅰ和Ⅱ,且以機會主義型Ⅰ為主。綜合評估,渦蟲對食物無記憶,有利於未來野外投放。未來持續探討利用渦蟲防治媒蚊疾病的應用。

蓋世魔球---瓶蓋棒球初探

本研究旨在研發製作可強化穩定氣流的風洞,以及可有效測量瓶蓋受力狀況和周圍氣流的測試架,並以此進行瓶蓋棒球研究。研究結果發現,長度比為整流段:壓縮段:實驗段=4:9:3的風洞,可明顯穩定和增強氣流。以小風扇結合LM393、Arduino組成的自製風速計可有效測出氣流速度。瓶蓋旋轉對其上升力、向左力及阻力會造成不同程度的影響。瓶蓋轉動方向向上,飛行路徑會向左偏。最後並根據康達效應、馬格努斯效應與實驗結果,推測出瓶蓋以不同旋轉方向及飛行速度所造成的飛行軌跡。

「岸」潮洶湧-離岸流的模擬與探討

本研究藉由資料蒐集了解離岸流的成因與影響,並透過設計海浪實驗水槽,模擬離岸流發生的情形,研究發現:(1)沙岸因海浪捲落岸邊砂石而形成海底沙洲,海面出現碎浪進而形成一股強烈的離岸流。(2)不規則海岸會形成更多的碎浪,因而離岸流較單一內彎型海岸更強。但不規則海岸形成離岸流的時間較長,顯示離岸流會因海岸形狀而有不同的發生週期。(3)海岸傾斜角度會影響離岸流的形成(4)海浪大小若能將沙灘上的砂石捲入海底,形成水下沙洲,會增加離岸流的強度,但海浪過大反而較不容易出現離岸流。(5)可知海浪週期過慢,離岸流出現的機率較會降低。(6)從模擬實驗中發現,我們在海水浴場戲時,只要離開岸邊一段距離就應多加注意是否有岸流的出現,以免發生危險。

殼殼好朋友-探討甲殼素和筍殼碳複合材料的吸附能力

我將甲殼素與筍殼碳依7:3、6:4、5:5、4:6及3:7比例混合製成複合物,吸附不同濃度的硫酸銅、亞甲基藍(色素)、硝酸鉀(無機鹽),複合物不同比例間對於銅離子、色素、硝酸鹽的吸附情形都不同,銅離子甲殼素比例高吸附好,色素碳比例高吸附好,硝酸鹽甲殼素比例高吸附好,但甲殼素價格高而碳的價格低,添加後除可降低成本,還可應各種不同需求選擇不同比例的複合物,而5:5的吸附效果與甲殼素相近,且成本較低,製成片狀易於回收,所以利用價值最高。

蝶豆發青功,黴形無影蹤 - 蝶豆花的抗黴力研究

本研究想找出最佳抗黴力的蝶豆花溶液製作方式,與蝶豆花溶液的其他用途。從實驗一和二中,發現蝶豆花溶液具抗黴效果。從實驗三到實驗六中,發現熱煮蝶豆花的抗黴力比泡製好。泡製法時,蝶豆花和75℃熱水用重量比例1:50泡製十分鐘後的蝶豆花溶液抗黴力最佳;熱煮法時,使用相同比例熱煮一分鐘後,再稀釋成相對濃度40%和60%的抗黴力最佳。實驗七和八中,發現蝶豆花溶液和麵粉結合後不容易發黴,讓自製吐司的未發黴天數增加;含花青素溶液的吐司不一定能抗黴,蝶豆花比紫色高麗菜、藍莓更有抗黴力。實驗九中,發現蝶豆花加入自製面膜液中可以抗黴。實驗十中,毛巾加入蝶豆花溶液的抗黴力較佳,此外還可當黴菌顯示劑,在毛巾上的顯色效果最明顯。

酵果食足-蘋果酵母液培養

我們設計控制溫度在28度恆溫箱,並研究蘋果酵母液使用哪種糖、糖的重量比例及幾天收液是最佳時間,來探討蘋果酵母菌的生長影響。利用舊瓶或之前的酵母液探討可否縮短培養蘋果酵母液的期限,也試著用不同溶液替代蘋果酵母液,並做成麵種觀察酵母菌在麵粉的發酵情形。綜合以上實驗結果設計出蘋果:水:葡萄糖10:15:1放置七天的蘋果酵母液,再用蘋果酵母液:高筋麵粉1:1是最容易在家做天然酵母麵團的成份比例。利用麵包機做出天然酵母麵包跟商業酵母麵包,以盲測口感問卷調查出大部份的人較愛天然酵母麵包的風味,也估算出天然酵母麵包所需天然酵母麵團的成本。最後將麵種自然風乾製成酵母粉冷凍保存,加水還原後仍可以回復酵母菌的活性。

自求多浮~浮屋多重機能性的研究

2018年2月6日花蓮地區發生規模6.0強震,造成米崙斷層附近有4棟大樓倒塌事件,加之臺灣西南沿海養殖業超抽地下水造成地層下陷,使居民受水患之苦更甚! 我們體認地上建物受強震災害的地層不可逆,決定承續去年浮屋的研究,由下載的振動APP軟體Vibrometer及Mobizen Screen Recorder螢幕畫面錄影程式,記錄比較加速度值的變化,證實浮屋在第三代打浪造波器衝擊下、臺灣近海的實測下,運用船艙理論研發的機能性,均使浮屋的穩定性更高。 加之,超音波感測避障可提高浮屋遇風災進避風塘之安全性;光生電、風生電、海生水廢鋁發電之浮屋自力發電能源型態的研究,再畫下一筆浮屋可宜人居的可行性研究。