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第61屆--民國110年

地動山不搖—隔震裝置在建築物之應用與探究

本篇研究隔震裝置及搭配不同消能元件之探討。實驗得知,安裝隔震裝置可有效隔震;單層隔震裝置擺動方向與地震力方向相同有較佳隔震效果,角度加大隔震效果變差,也許可透過疊三層,各層夾120度之擺放模式解決地震力方向問題。建物高寬比大晃動明顯,蓋建物應考量隔震器承載重量與建物擺動力矩的極限;不同擺長隔震裝置有不同自然頻率;組合擺之自然頻率較單長擺低,且最大加速度較低但頻寬較寬;隔震裝置並非越多層越好,多層可能造成重心偏高晃動加劇;隔震層於底部隔震效果最佳;以隔震為基礎加裝阻尼消能發現,在適當的阻尼下,系統可兼顧隔震與消能,有效降低大樓晃動,若阻尼過大則導致隔震功能喪失,能量大幅傳入建物造成擺動加劇。

雙音筆筒樂器的研究

有天我們在雜誌上看到曾侯乙編鐘出土的消息,報導中說這個鐘除震驚了中國,更受世界矚目,這讓引起了我們對這個鐘好奇,除了讚嘆古人的智慧與技術外,要如何將繁雜的青銅編鐘鑄造技術,簡化應用在日常生活中,做成實用又能演奏的樂器,讓編鐘不再遙不可及,就成了我們要進行這個研究的主要目的。本研究中,除請老師帶領我們如何依據周禮考工記中所述編鐘的各部位比例來製作筆筒筒身,利用等比級數法來理解合調性音高的音頻,並透過對編鐘樂器的理解,期待在實驗的過程中找製作出陶製雙音筆筒編鐘樂器的模式。

「風」來「聲」去— 風扇表面結構之降噪研究

風力發電是我們在澎湖常看見的再生能源,但風扇旋轉時帶來的噪音,卻限制了它的應用;要減少風扇的噪音,其中之一個要素是減少阻力,在本篇實驗中,我們從改變風扇表面結構,來從事減少噪音的研究。我們把高爾夫球表面的小凹,和鯊魚皮表面密密麻麻、交互排列的縱向凹槽,應用在風扇的空氣阻力上,發現絲襪和透氣衣在顯微鏡下的結構,類似高爾夫球表面的小凹;而白膠和皺紋紙,它們結構的共同特色,是在風扇表面形成規律排列的平行橫條紋,類似鯊魚皮的縱向凹槽,都可以達成降低阻力,從而減少風扇噪音,又不減少風扇功率的目的,另外,或許今後在設計風力發電或一般風扇時,可以考慮在表面蝕刻規律凹槽或刻紋,以減少噪音。

新式複合顏料

上美術課時繪畫有許多缺點例如乾燥時間不易控制、要長久保存需要加保護油,放置地點要控制溫濕度等。我們的實驗想要製作可以簡單長期保存的顏料,首先尋找高分子聚合物酚醛樹酯當基底,加入穩定的亞麻仁油以及異丙醇當溶劑、再添加色料,最後加入可以均勻混合溶液的乙酸異戊酯來製作成顏料,此顏料黏性適中能畫在各式材料,例如畫紙、玻璃板等上面,且具有塑膠特性,如果沒有被太陽光長期直接照射,不容易分解、退色、發黴、不被蟲咬、不會發黃、變色或裂開。可以取代油畫與壓克力顏料。此外可以精簡油畫器材,方便攜帶,減少運送的重量與體積,可以解決油畫從中世紀以來的長久問題,為美術材料一大突破。

化〝澱〞成晶~謎團,米糰-探討漿糊變硬『筷』形成的因素

急速降溫冷藏是糊化前澱粉漿的最佳環境。單一澱粉糊化前加少量『酸、油』可加速糊化。雙澱粉混合直鏈含量越多加少鹼越無效果,顯示直鏈澱粉不易被溶出。直鏈澱粉堅硬易撞碎耐不同水溫、不同溶液,支鏈澱粉質軟不易撞碎。老化澱粉對含水量少的溶液和低溫冷藏可較長時間保持硬度。澱粉混合種類以糊化溫度相當,直鏈含量約25%~30%為佳;多種澱粉混合(三澱粉以上)、易糊化、高直鏈含量澱粉效果不佳。雙澱粉混合1:1飽和液加糖-直、支鏈澱粉溶出有限,加鹽-糊化不足,加5g食用小蘇打溶出直、支鏈澱粉最多,自然乾老化環境體積完整無裂痕,有利氫鍵形成晶體結構為最堅硬的天然無毒環保筷子,使用完可當飼料或作為調整土壤酸化的肥料。

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。

蚊蟲「竺」客令?

本實驗探究天竺葵萃取液是否有防蚊之功效。第一個部分:使用光學顯微鏡進行天竺葵葉上、下表皮及莖的表皮之切片觀測;第二個部分:製作天竺葵研磨及減壓濃縮萃取液;第三部分:探討校園中是否有天竺葵的天敵,將飢餓三至七天的植食性動物置於只有天竺葵的箱中,觀測其是否啃食;第四部分:研究天竺葵萃取液對蚊子、果蠅及蒼蠅的致死率;第五部分:檢測萃取液塗抹於手上是否有防蚊功效;第六部分:測試天竺葵萃取液是否有趨蚊效果。實驗結果:1%天竺葵萃取液對蚊子達到LD50;趨避實驗顯示,天竺葵萃取液相對水,對白線斑蚊具顯著性忌避效果,此外塗抹於身上也可避免蚊子叮咬。若要在校園當中大面積種植天竺葵,則要小心天敵─—蝸牛與蟋蟀。

「塑」人之亂-探討萬年溪塑膠微粒及人口數的關係

基於對鄉土關懷,我們選定生命之河~萬年溪,此為唯一通過屏東市商業區、生態公園和住宅區等之特殊溪流,利用傅立葉轉換紅外線光譜儀,調查溪流中塑膠微粒種類和含量,並透過TGOS系統探究人口數與塑膠微粒之相關性發現:廣東橋流域塑膠微粒量最高,推論位於『住宅區』之民生排放汙水有關;長春橋流域濃度次之,與位於『商業區』有直接關係。環境指標生物~大型水蚤濾食中會攝入塑膠微粒,相較於控制組、塑膠微粒汙染下會明顯降低水蚤活動力、心跳數;且繁殖力驟減,有顯著性差異。本研究重大發現,水生植物確實有效吸附水中塑膠微粒,另生態工法及汙水地下化系統處理,均可降解排放至海洋塑膠微粒含量,進而讓環境減塑、環保及生態系恢復榮景。

兄弟你說我來求

此研究之目的為探討二階不定方程式解之關係與 PyThon 程式解方程式。我們從找出部分初始值開始,再找出遞迴關係及一般式。並提出假說,找出除了遞迴式與一般式以外的其他關係。內容包括: 一、 a2 - 5 = b·k) b2 - 5 = a · k {2 的正整數起始解,及一組解中每個值的相互關係。 二、找出關於多組解的關係。 研究過程中發現許多國中課本沒提到的著名的數學特有名詞與本研究相關,如: 費馬小定理、模數(mod)、丟番圖方程式、牛頓一次因式檢驗法。

指間世界「圓弧」「曲」

角柱與角錐側面都是由長方形或三角形組合而成,這些形狀的邊都是直的,我們想把直線摺痕改成曲線摺痕,探討能摺的條件與摺出的樣貌。我們依序在平面紙上研究無摺痕、一條曲線摺痕、兩條曲線摺痕、多條直線與曲線摺痕能摺的條件,發現曲面在彎摺處若找不到直線,則此曲面無法摺出來,封閉曲線不能摺成曲面,混合直線與曲線摺痕,摺痕間形成的曲面,只能是凸曲面或凹曲面,不能凹、凸曲面並存。我們把在平面紙上能摺的基本圖形連續組合繪製在圓柱與圓錐上,找出在什麼情況下能摺,其中能摺的作品若滿足3條件,則能「定型」摺出正n邊形的圖樣。我們可依此設計製作,創作出更多不同的形體應用在生活中。