全國中小學科展

第61屆--民國110年

智慧晒衣架

本研究在探討現代忙碌的生活中,衣物的晒洗佔據家庭生活許多時間以及工作負擔,尤其是在春、夏季梅雨季節期間,衣服晒不乾真是一件折騰人的事。 透過文獻資料、網路的資料搜尋,了解晒衣架的種類,並設計問卷了解大眾的需求以及改善家裡常發生的晒衣困擾問題。 作品經多次改善,具備以下功能: 1. 具備自動升降,可依照使用者高度調整晒衣桿,解決家庭內傷第一名~晒衣服時要把手舉高酸痛的困擾。 2.可透過雨滴感應器,自動打開遮雨棚,防止衣服被雨水潑濕,解決天候不定的困擾。 3.可啟動殺菌與風扇,解決衣服晒不乾的困擾。 4.可啟動光感應元件及蜂鳴器,解決晾晒在戶外衣服被偷問題。 讓智慧晒衣架滿足全家人的需求,來營造家庭好關係,讓生活更Easy!

歐姆的「液」想世界~液態可變電阻物理特性之探討

半導體物理的發展已漸趨成熟,本研究討論液體擾動與電阻之關係,進一步利用液態可變電阻作為電路中的訊號表徵,期望能應用於半導體產業中。 本實驗將液態電阻內溶液以靜止與給定固定速率(v)分別測試,發現溶液的擾動與電阻值成正相關,並用不同濃度的電解溶液測量不同自由載子濃度的液態可變電阻之電阻值與導電體擾動之關係。接著對液態可變電阻的其他物理性質做測量,得知液態可變電阻為負溫度係數之導電體,且測得電極距離越長,電阻值越大。 結論得出,將傳統半導體模型變化應用在液態可變電阻上是可行的,且各項物理性質之趨勢與電阻幾何模型相符。使用液態可變電阻之擾動特性製作出穩定的01表徵訊號,近似於目前半導體物理使用的數位訊號概念。

見『微』知『塑』

本研究首次大規模作中部地區海水、海砂(土)、牡蠣及文蛤微塑膠定量及定性研究,探討變因、自製可普及化的螢光顯微鏡實驗設備及找出日常可去除微塑膠的方法。 以自製設備搭配解剖顯微鏡取代螢光顯微鏡,作為微塑膠螢光染色檢測。以FTIR檢測中部地區微塑膠種類以PE及Nylon為主。海水微塑膠含量變因為海流及風;地區因地形阻隔及人類活動影響微塑膠含量。海砂(土)微塑膠含量跟海水沉積、人類活動及土壤吸附力有關。牡蠣中微塑膠變化和其生長趨勢及海水微塑膠含量成正相關。文蛤微塑膠含量和養殖池養殖方法有關。 文蛤以鹽水吐砂可減少微塑膠;用餐時將油層撈除可去除微塑膠。針對海水上層撈除及在溪流製造泡泡牆產生向上水流,皆可讓微塑膠引導去除。

「腳」度「偏偏」-自製拇趾外翻角度檢測器

拇趾外翻在生活中是常見腳部疾病之一。本研究從坊間自我檢測為出發點,成功製作出一個更有效、更快速、精準的拇趾外翻角度自我檢測方式及裝置。 我們構思各階段檢測裝置並進行改良,最後從可變電阻的電阻值轉換成角度為發想,成功利用Arduino量測可變電阻不同電阻時的電位差,轉換成角度,結合足邊測量板,完成可立即顯示外翻角度、警示且具藍芽功能可記錄數據的模組化拇趾外翻檢測器。相較於其他檢測方式有方便、快速、便宜、準確性佳的優點,除可提供大眾自我檢測以達到提前預防的功效,具有數位化功能的檢測器透藍芽模組及專屬APP,可以將檢測數據資訊化並上傳雲端提供給使用者或醫療人員在未來做長期追蹤。

探討水體表面張力對蚊蛹和四齡幼蟲存活率與羽化率之相關性

蚊蟲的幼蟲期與蛹期均生活於水中,需浮至水面藉由呼吸管呼吸,因此如何維持呼吸孔的順暢換氣成為幼蟲和蚊蛹的生存關鍵。本研究藉由添加界面活性劑至水體,改變水體表面張力,使蚊蛹和四齡幼蟲呼吸構造因無法正常發揮效果而達到減蚊或滅蚊目的。 本篇論文分成三個部分研究:在無氧氣供應下,發現蚊蛹存活的時間較四齡幼蟲短。接著,比較不同表面張力下,蚊蛹和四齡幼蟲的存活率與羽化率的大小。結果發現能夠讓蚊蛹和四齡幼蟲存活的水體,表面張力須大於34 (N/m)。最後,模擬蚊蛹和四齡幼蟲的呼吸管,設計口徑大小不同的模型,探討水體表面張力與進水程度相關性。由模擬結果得知,口徑越大以及表面張力數值越小時,模型越容易進水。

澎湖銀合歡活性碳製備與性質之探討

銀合歡是澎湖島及台灣山地普遍存在的強勢外來植物,本篇利用自製燒碳爐將銀合歡燒製成生物碳及活性碳,與市售符合NSF-42規範的椰殼活性碳比較。自製銀合歡活性碳於甲基藍色素吸附脫色實驗中,在攪拌2~5分鐘即吸附甲基藍色素,此外吸附甲基藍色素後無法再釋出,導電性與乾電池的石墨棒相當,12小時吸附93%以上醋酸分子,其表現能力與市售椰殼活性碳毫不遜色,未活化的銀合歡生物碳也呈現相當的吸附能力,實驗室高溫爐製的銀合歡活性碳性質更是超越市售椰殼活性碳。本篇結果提供外來物種銀合歡砍除的經濟誘因,提高廢棄物經濟效益並符合碳保存的環保趨勢,達到兩全其美的解決方式。

”因數”小子之不能”除”的秘密

本研究發現互不整除的組合個數在2至N/2((N+1)/2)之間。且快速找出其中一個互不整除的最少組合內容為(N-1,N)且必有(2,3)。 當N為質數,組合個數(P)為2的情況下, 1~N的組合數量(a_N)有aN=aN-1+N-FN的關係存在。組合個數(P)的組合數量(a(N,P))有a(N,P)=a(N-1,P-1)+a(N-1,P)的關係存在。也出現連續數的狀況,連續數的數量與N及組合個數(P),呈現N-2(P-1)的關係存在。 另外,我們創造了「互不整除表」,透過螢光筆劃線即可來快速判斷該組合是否為互不整除的組合。我們也可以透過「互不整除表」快速找出組合個數為2時,1~N的組合數會有多少種組合數量。

大珠小珠落玉盤-探討月球隕石坑之成因

可利用Tracker軟體成功量化斜拋鋼珠之X軸及Y軸的分量速度。斜拋撞擊接觸面實驗:小粒徑材質,鋼珠越重則寬深比值越大且形似橢圓;中粒徑材質,鋼珠越大坑洞寬深比愈小,大粒徑材質,在120°角度時鋼珠越大則坑洞寬深比愈小。接觸面為小粒徑砂石加上麵粉其比例為2:1形成混合層鋼珠為16mm時,其拋體運動所形成的坑洞寬深比與隕石坑相似。自由落體實驗結果皆為鋼珠粒徑愈大其寬深比值越大,接觸面為小粒徑材質時寬深比大小差異不大,且相較於斜拋之寬深比小許多,較近似月球隕石坑之實際寬深比值;接觸面積為小粒徑加上麵粉則呈現出測量坑洞的深度趨於一致,且寬度則與重量大小正相關。

兩相異直線均分三角形與四邊形的面積

本研究推廣古老的數學問題「Quadrisection Problem」,2018 年 Carl Eberhart 曾針對此問題進行探討,給出兩條垂直線將任意 △ABC 的面積四等分的解。 我們沒有設定兩相異直線必須垂直。由於兩相異直線至少將任意三角形分割成三塊區域,至多分割成四塊區域,所以我們先探討兩直線三等分三角形,再繼續研究四等分三角形,最後給出完整分割的圖樣與方法,並且給出四等分面積的充要條件。第二,我們繼續推廣到任意凸四邊形與凹四邊形,證明了對於所有凸四邊形與凹四邊形必存在四等分面積的分割方法,這是本研究的亮點之處。本研究雖僅使用了初等幾何工具,但是簡潔地找出豐富的性質並且完整解決了兩相異直線均分任意三角形以及四等分任意凸四邊形與凹四邊形的面積之問題。

四「瓶」八穩~環保浮筏載重之研究

我們運用資源回收的寶特瓶和EVA軟質地墊,來快速組裝穩重安全的環保浮筏。研究發現,當載重浮筏底面積和高的比值越大,重心位置越低越穩定,回復力矩越大,穩度越高,載重能力越大(在小於最大浮力的情形下)。同時還發現,模組重心吃水深度(dw)、模組吃水深度(d)、重心與浮心高度差(Δwb)、模組頂部與重心高度差(Δtw)等四個參數,也會影響浮筏的最大載重(W),並自創一個快篩函數f(dw, d, Δwb, Δtw),可以大致計算出浮筏最大載重的變化趨勢。我們結合自創的快篩函數,設計自製可以裝填不同重量物質的環保浮筏,可以推廣至各水域,作為安全可信賴的救難設備,兼顧環保與救難的雙重功效。