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第59屆--民國108年

可撓式指叉電極的製備與應用

本實驗先以銀墨水筆在相紙上繪出能感測鹽水濃度的指叉電極,當指叉數目愈多時,偵測靈敏度也隨之提高。接著,以點膠機將銀膠塗佈於可撓的投影膠片上,並用交流電測量不同水溶液之電容變化(葡萄糖、蔗糖、氯化鈉和L-麩胺酸鈉)。對不解離的非電解質而言,濃度並不影響測量結果,但電解質溶液中,濃度與電容在對數關係下呈線性正相關(R2 > 0.95)。偵測極限受指叉排列緊密度所囿,最低可至0.1mM,但若偵測物質為質量較大的L-麩胺酸鈉時,會不及感應高頻交流電,使偵測極限變成約1mM。若要擴大偵測範圍,建議以低交流電頻來偵測。此外,物質所具有之靈敏度不一,可當作其特有的偵測「指紋」,使指叉電極達到辨識不同生物物質的可能,成為有效的生物檢測工具。

風馳電掣-垂直軸風力發電研究

本研究旨在找出轉速最快的垂直軸扇葉,運用學校常見廢棄品,設計一套能發電的裝置以探索扇葉、風和電力的關係,獲致結論如下: 1.扇葉數量為5葉時,自製垂直軸發電機輸出電壓的平均值最高。 2.扇葉支架長度為20cm時,自製垂直軸發電機輸出電壓的平均值最高。 3.扇葉大小為20cm x 20cm時,自製垂直軸發電機輸出電壓的平均值最高。 4.扇葉轉置角度為165度時,自製垂直軸發電機輸出電壓的平均值最高。 5.所有變項皆會交互影響,調節受風頻率、受風角度的最佳組合可以取得自製垂直軸發電機輸出電壓的最高值。 本研究相關3D模具將在比賽後公開在https://tinyurl.com/y2emzt3h,讓接續本研究內容繼續前進的科學愛好者,能直接打造一組強力的風力發電機。

擇你一個命中註定─談經典相親問題與其延伸解

本文首先就經典相親問題的歷史背景進行介紹,並在其後對現今相親問題的主要論文做一次文獻探討,一方面提供以中文書寫的統整性文章,另一方面用來區分我們的研究與他人研究之差異之處。接著,我們根據我們設定的兩種相親問題變種,分別來對相親問題求取不一樣的結果。其分別展現於定理5至定理9,我們試圖改變的變因為(I)使我方能在一定的條件下,依照遞減機率來對先前一度拒絕過的候選人重新選取,以及(II)維持能夠對先前拒絕過的候選人再次選取之條件,但使候選人最開始願意接受我們的機率不再為1。求出以上兩種的最佳策略後,我們利用程式碼配合最佳策略,實際演練了數種設定下的相親問題,提供數據於末。

一棍定江山?

國中三年級的習作題中,有一個題目是說在固定一個條件之下,兩個無限縮放的同心圓面積差居然會成定值。因此我們探討在同樣的條件之下三角形是否也存在一個作圖方式使得多邊形也能有此性質。所以我們使用GGB來繪製相關圖形,經由在GGB中圖形的可變動性與可被計算性來驗證面積差,並給予每個可變動圖形的面積差證明來說明不成定值的原因。 接著因為三角形無此性質,所以我們轉往探討橢圓是否也有此性質。最後做個統整性的討論與說明。

多功能節能發電機

本作品結合二行程引擎壓縮功能與四行程野狼引擎可換檔功能,完成一座具有變速、打氣及類似機械增壓功能之多功能節能發電機平台。首先,將四行程引擎與二行程及發電機組連結,利用四行程引擎內打檔之特性調整轉速。接著,二行程引擎原火星塞位置接上逆止閥及三通管,並將其所壓縮之高壓空氣輸入四行程引擎內,提供一類機械增壓效果之壓縮空氣, 經由球型閥控制將壓縮空氣打入空濾盒增加進氣量以提升引擎容積效率或作為充氣使用。 發電機可使用打檔機車引擎可適合各負載狀況,當高電量負載時,引擎調為低速檔增加扭力,克服發電機之反電動勢轉矩。當低電量負載時,由於反電動勢轉矩下降,可切到空檔或高速檔,達成節能省油效率。得知理論用實驗證明。

【軌跡密碼】–從青蛙環繞跳荷葉落點探究漢米爾頓問題之解析

此作品研究「對於編號i青蛙決定移動方向,而在形成多邊形的荷葉一組或兩組以上;由i號荷葉開始,依跳的距離不同,觀察在落點處所成的數列中,是否有漢米爾頓問題出現。」對於移動方向分成定向、回頭、不斷換向,定向指都是順時針方向,回頭指每次碰到起始點即時換向,在回頭的規則中則利用總共跳的荷葉數/邊形數 取其商+1 即目前停留落點處的圈數,其值的奇偶可判別接下來的移動方向,而不斷換向指每次跳躍皆與上次不同方向;依邊形數組數又分出一組及兩組以上,兩組以上時利用轉換的方式探討;在不同的移動方向中,跳的距離無論組數又分成固定距離和遞增數列,而不斷換向在固定距離時沒有意義,所以只做出遞增數列來探討。

作繭不自縛-以蠶繭為支架的細胞生長研究

蠶絲對人體具有生物相容性,不易引起免疫反應,且其三維結構提供適合細胞生長的立體空間,是作為細胞培養支架良好的材料。相較於天然蠶繭,平面蠶繭除了可省略繁瑣的製備步驟之外,其表面平整結構均勻,使植入的細胞可更為平均地附著於平面蠶繭上。此外,平面蠶繭亦突破天然蠶繭形狀及大小固定的限制,利於配合不同用途改變固定架形狀大小,甚至可以擴大固定架以快速培養大量細胞。本研究結果證明平面蠶繭在細胞培養的應用上較天然蠶繭更適合做為大面積敷料之生醫材料。

以彈簧系統模擬固體內原子振動行為

以彈簧系統模擬固體內原子振動行為並以Tracker軟體分析情運動情形。 以驅動力改變頻率方式看彈簧系統的振動模式,從單一砝碼的運動情形開始探討,逐漸推廣到同質量砝碼串聯,再延伸到兩個不同質量砝碼週期性串聯,最後討論其不同外加頻率下彈簧系統的振動行為,可模擬出兩不同砝碼可以出現如固態物理中晶格振動的色散現象(dispersion relation),其振動行為可分為聲頻支與光頻支,並觀察出在某些頻域系統不太具有振動行為,這跟固態物理的能隙的相呼應。

扣住你的「C」~C型快扣之包覆力探討

本研究主要探討「影響C型快扣包覆力的因素」,希望能開發CP值佳及可應用於生活上的產品;我們花費二年在創造力課進行研究,第一年先開發C字扣的創意點並申請專利,第二年針對最佳條件進行研發。測量包覆力方法是「將容器放入C型快扣,陸續放置重物,測量5次可承受重物不滑動時的重量」;我們三D繪圖列印出各條件實品共77種,第一階段改變基本結構條件得知,影響包覆力效果為減少內徑 >增加厚度 >增加高度 >增加弧長 >增加密度。第二階段改變變化結構條件得知,影響包覆力及CP值效果為加止滑墊 > 增加3支條 > 對照組 > 孔洞數2 > 改為ABS材質。 針對物品重量不同也開發不同掛置方式的C型快扣,有磁吸式、ㄇ型掛勾式及吸盤式可應用於生活中。

迷宮樂園-線,面,立體陣列路徑解

本研究主題是要在一個直線(或平面、立體)陣列中,填入若干數字,找出一條路徑使所有通過的數字總和等於指定值s。我們得到下列結果: 第一部份直線列迷宮 一、路徑的一般解與唯一性。 第二部份平面陣列迷宮 一、目前對總和s 值可以判斷有無解的統計表。 第三部份立體陣列迷宮 一、一條路徑所有通過數字的個數只能是11、15、19。 二、用VLOOKUP指令將序對(a0,a2,a1)組數由40組刪減為28組。 三、計算餘數0、2、1層這三層進出的可能方法數,列出進出組合及對應圖形。 四、計算餘數0~8根這九根的進出組合。 五、將目前找到的路徑解列表,共24個。 另外,這個研究在「身分認證」是可以應用的。