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第59屆--民國108年

「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。

盆栽也要接地氣?家用交流電下相關因子對植物電位之影響暨人體藉由觸摸植物來接地之探討

報導指出植物生長與病害發生受大氣電場調控、花卉釋放電場信號與蜜蜂溝通、利用高壓靜電場改變電位可延長水果保鮮期限、將花束接地(grounding)可延緩枯萎,顯示植物生理現象與電場有關,並可能受到家用交流電的低頻電場干擾。 研究發現在家用交流電下,植物電位(以地表為零電位)與植株長度具線性正相關,植株疑似具天線效應;植物電位與澆水量具線性正相關,與電解質濃度似無關;距離較遠時,植物電位與纏繞電線的距離平方成反比;地面或盆器影響植物電位,任兩材質之「電位增加率」具正比關係,可用以量化各種地面的接地效果。 此外,研究結果也提供盆栽接地以及人體如何藉由植物來接地的建議,以減少生物電功能受到干擾。

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。

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。

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。

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。

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。

放石頭問題的探討

在一個n列m行的方格圖中,每一行都必須擺放一顆石頭,共計有m顆石頭,其中擺放石頭的限制條件為『每一顆石頭的左上角方向一路延伸都不可以有其他石頭』。本文研究是在限制條件下計算放石頭可能的方法數,我們利用多項式以及費氏數列求得以下三個主要結論:(1)對於一般的n,求得m=1,2,3,4的放石頭方法數;(2)對於一般的m,求得n=1,2,3,4的放石頭方法數;(3)對於一般的m,建立n=4 的放石頭方法數的遞迴關係。

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。

排好排滿-探討不同排水形式與排水速度的關係

排水的快慢與那些因素有關?如何才能加快排水的速度?我們設計製作一套排水實驗裝置,以Arduino超音波測距模組搭配電腦進行測量與自動記錄,並用3D列機設計製作不同的落水頭形式,同時考慮可能影響排水的因素,進行相關的研究實驗,結果發現排水速度較快的條件如下:一、圓形孔的排水口。二、直徑較大的排水口。三、排水口下方的排水管較短。四、落水頭的傾斜角較大。五、排水口下方的排水管無積水最快,其次積水高度較低者。最後為了避免漩渦加快排水速度,我們設計製作排水口上方加蓋與側邊加圓柱間隔欄柵的落水頭,經實驗結果證明,的確能達到排好排滿的滿管排水,加速20%的排水效果,並實際應用於學校的露台,為學校的排水系統增加一道加速裝置。