全國中小學科展

第61屆--民國110年

無毒有「單」~探討單寧酸作為生物農藥的可行性

本篇探討「單寧酸」做為生物農藥的可行性,結果發現偽菜蚜體表蠟粉被破壞,單寧酸接觸後具一定程度立即致死能力,生物農藥測試組(乳化劑+油+3%單寧酸溶液)立即致死率69.5% (10min)。生物農藥測試組和噴水組之農作物質量表現,無達到顯著差異( p>0.05),顯示生物農藥試劑對作物生長影響不大;以分光光度計分析,作物與環境土壤均無殘留,且作物易洗淨。生物農藥試劑對於不同科害蟲,以葉蟎致死率最高,為86.3%,而對蚜蟲及介殼蟲則分別為71.3%與61.6%。野外測試發現生物農藥試劑之驅蟲率,D1已達96.1%,而D2則達98%,D3達100%。吸食試驗顯示,生物農藥測試劑組對蚜蟲致死率約90%,顯示本生物農藥試劑不僅具立即接觸毒殺,也兼具長效吸食毒殺的效果。

垂柳擺盪婀娜姿-探討柳擺的擺動原理

本實驗目的在探討彈性棒狀體受剪應力的效果。觀察碳纖維棒在水平放置時,給予剪應力作用所產生的變形及振動。我們發現碳纖維棒在截面積大、長度短、受剪應力較大時,會產生較大的剪力彈性係數。此外在碳纖維棒長度越長時,週期及振幅越大。剪應力越大時,週期不變且振幅變大。向下角度越大時,週期不變且振幅變小。無論何種情形下,左右振幅皆大於上下振幅。當擺動物體重心遠離受力點且受力與碳纖維振動方向相反時會產生共振效果。而擺動物體重心靠近受力點且受力與碳纖維振動方向相同時會產生共振效果。週期0.6秒的擺動物體上,半徑為0.3mm、長度為24cm的碳纖維棒會產生最佳的擺動效果。

人工智能-區塊鏈於咖啡豆烘焙之懸浮粒子量測研究

本研究選用曼特寧咖啡豆於「中深烘焙」過程所產生懸浮粒子數值變化做為預測空氣品質與推斷咖啡烘焙程序,如此可讓工作者預測空氣狀況而因應改善,也可進一步了解烘焙過程之操作誤差。為了確保烘焙程序可信度,本研究提出了結合區塊鏈與人工智能技術應用於咖啡豆之烘焙操作履歷。 「中深烘焙」操作履歷包括烘焙程序履歷與推斷程序履歷,前者為與烘焙操作程序對應之懸浮粒子數值,後者為推斷烘焙程序之人工智能模型。 程序履歷是將烘焙中產生懸浮粒子區塊鏈化,而後再將不可篡改懸浮粒子區塊提供給人工智能訓練使用,將訓練完成後模型加入同一條區塊鏈上形成推斷程序履歷,因此區塊鏈具有懸浮粒子資料與人工智能模型不可篡改雙重性烘焙履歷。

Where are you-家用室內定位系統

本研究利用藍牙低功耗(Bluetooth Low Energy, BLE)裝置、Arduino IDE程式、ESP32微控制器等,製作一套室內定位裝置,如家中為四房,只需一主機、四偵測器,利用家中的網路孔連接,就可以藉由主機知道家中成員的所在位置,萬一他(牠)們進入危險區域時,會發送LINE訊息及警示音,提醒使用者。

樂齡長者食尚老人家-探討高齡長者後牙齒列狀態對於咀嚼生理機能的影響

台灣已經邁入高齡社會,「青銀共居」是一個時下熱門的討論話題,我認為達到「青銀共好」更是我們要努力的目標。本研究以關懷高齡長者為出發點,探討年長者牙齒「咬合對數」、「咬合力」與咀嚼功能之間的關係,希望能藉由計算牙齒咬合對數對咬合力與咀嚼功能作一快速精準之評估。實驗結果發現,後牙咬合對數的多寡與咀嚼時間、咀嚼次數、和咬合力有高度相關;增加後牙咬合對數會大幅縮短咀嚼時間和咀嚼次數,也會顯著地提高咬合力。日常生活中我們可以藉由評估長者後牙的咬合對數,約略推估高齡長者的咀嚼功能,設計出適合他們的美味菜單,讓長輩們能吃得健康、開心。

凹凸有柱~一觸即發

試管鉛直向下碰撞時,可產生高直液柱,我們稱為「一觸即發」現象。研究發現:試管下落期間,管內液體所受的等效重力發生改變,放大毛細作用,使接觸角變小形成半月形對稱空腔,碰撞時液面迅速回彈形成液柱。其中,接觸角與液體種類、管壁狀態、試管加速度有關;液柱的產生則與接觸角、液體黏度、碰撞狀態有關。汞的一觸即發現象尤其特別,可透過二次碰撞激發液柱。若以連續振動將一觸即發過程重覆延伸,發現振源和介質振動頻率並不同步,當振動機驅動頻率約為液面振動頻率的兩倍時,可持續產生共振液柱且可對應到克拉尼振動模態。當模態(m, n)為(0, n)且n∈N,為產生中央液柱必要條件,若此時迅速放大振幅亦可誘發「一觸即發」。

嘉有「諸」叫聲-嘉義市諸羅樹蛙棲地與鳴叫行為調查研究

諸羅樹蛙(Zhangixalus arvalis)屬於樹蛙科(Rhacophoridae)為台灣特有種青蛙。研究者調查發現,在嘉義市頂庄里及新店里共有九處諸羅樹蛙的棲息地。在2020年3月至2021年4月間,於新店里農場進行的研究顯示:諸羅樹蛙共有五種叫聲,為整夜鳴叫的青蛙,在當日晚上7時至8時之間出現高峰,而過了翌日凌晨1時,鳴叫時間長度有再次上升的趨勢,凌晨3時之後才下降。相對濕度、水池水位高度、是否下雨以及氣溫都是影響諸羅樹蛙各種鳴叫聲次數的環境因子,其中水池水位高度越低,各種鳴叫聲出現的次數越高。未來從事諸羅樹蛙棲地調查時,建議使用晚上7時到9時的鳴叫高峰期進行棲地調查;在進行棲地改善時,水池水位高度為0~10公分最為合適。

珠珠大逃亡

最近看到媒體報導,住家火災發生時,因為無法逃生,常造成不可彌補的遺憾。我們猜想,若是校園中,一旦發生火警或地震,處於室內的師生,一瞬間湧向出口時,是否會因為出口前擺置的櫃子或桌子阻隔,導致疏散效率不佳,造成更大的傷亡? 我們提出一個簡單的室內模型,看看在出口前,若是設有阻隔物,是否有助於人員的分流,進而提高疏散的效率,或者,出口前的阻隔物,反而會形成疏散時的阻礙,延緩逃生的效率? 實驗發現,出口前若設置單一阻隔物,的確會增加疏散的時間,雖然延緩的時間有限,但對於逃生來說,每一秒鐘都是珍貴的。因此,現實生活中的教室,在出口門前,應該儘量保持淨空,以因應緊急逃生的狀況。

赤心守護-自製紅外線警報器之探究與應用

本研究從紅外線警報器優化、安裝、環境等變因探究感測效果尋求應用時達最佳效果。研究發現: 一、優化探究:發射器以電阻R1並聯、感測器以電阻R10串聯及升壓設計,可提升警報器功率。 二、安裝探究:警報器安裝高度對感測距離影響極小,紅外線垂直牆面感測效果較佳,串接雙紅外線設計,可提升感測範圍達市售警報器的120度。 三、環境探究:(A)環境顏色需考慮入侵者衣色,紅衣最易感測到,黑灰花衣最難感測到,兩者感測距離差2倍,地板顏色對感測距離影響極小。(B)環境照度黑夜與燈光下感測距離差距很小,背光屋簷下感測距離是黑夜的1.3倍;陽光下警報器無法運作,盼未來學得程式、晶片等專業可解決陽光干擾困境。(C)天候會影響感測效果,晴天優於雨天。

千尋水上列車-分析地下水訊號

本研究利用微機電感測器,在阿蓮、仁德、新化、善化、太康、新東、鹿草、永定、土庫、溪洲十個地下水位站,收集台灣高鐵行經時的振動特徵。我們發現不同位址的地表震動紀錄,顯現豐水和枯水期有最大振幅和主頻的差異。豐水期的主要振動頻率較低頻而振幅較小,由於主頻和天然地震的表面波頻率相仿,可能指示高鐵振動在在地表的鬆軟土層的共振效應。我們並發現,各站的震動特徵和地下水位資料相關:與當地下水位在乾溼兩季落差較明顯時,主頻的高低落差也較明顯; 而地下水位離地面較接近,產生的主頻較其他地方來得低頻。阿蓮至善化地區較無地層下陷情形,故高鐵在豐、枯水期的振動變化較能直接反映地下水位之改變。本研究提出連續的背景震動源(高鐵行經的振動)能讓我們釐清地下水位與地面振動的關係,以及季節性變化凸顯出的振動特徵差異。為研究地下水位與高鐵振動型態之相關性,未來可以無地層下陷或地層下陷不明顯區域為研究目標,如阿蓮、仁德、新化、善化地區,以作更深入的相關性分析。