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第62屆--民國111年

解固奇招 – 動力水流解凍之分析與探討

現代人工作忙碌,常忘記將冷凍食材提早退冰,為了加快肉品解凍速度及節省備餐時間,研究動力水流解凍法的分析比較。 研究中製作標準化真空冰袋模擬肉品解凍,在不同馬達位置與水量多寡的流場分析,發現5升水量,馬達不同位置及不同起始水溫,起始水溫越高,解凍速度越快,雙馬達5+6號位置雖然速度較快一點,但基於會多占空間並較耗能,後續選用次佳效能的單馬達6號位置搭配節水的3升水量。恆溫控制對解凍時間有幫助,在起始水溫20度時解凍效率提升最多。 運用力學原理自製肉品軟硬度測定儀,判斷肉品解凍完成,具客觀性。研究找出用較高功率的加熱棒做3升水,馬達6號位置的20度恆溫動力水流解凍肉品有良好成效,可避免微波爐外熟內生的狀況。

人人人 人人 人人人門 - 以程式模擬人群疏散

本研究旨在透過自行撰寫程式,探討人群如何盡快脫離狹小空間,主要模擬個體所受的各種吸引力與排斥力、設立衝突處理規則,分析疏散效率並比較優劣。經過測試得知減少鑽空行為、排斥人群、略為排斥牆壁或障礙、不失自身判斷追隨他人足跡,有利整體疏散。另外,若人群出現移動模式異於他人的少數者,將不利整體疏散,但少數者人數不多下,愛好爭搶、鑽入空隙、較不排斥人群有助其個體疏散。 無論是否將疏散場域外廣場人群移動納入考慮,角落出口疏散效率皆較邊上優,且出口個數呈邊際效益遞減。但廣場中人群若步行六步內便停下休息,將導致邊上廣場入口堵塞。最後,逃離疏散場域後即往廣場邊界者,疏散效率表現相當於在廣場步行十步便佇足休息。

皇宮聚膠綠電池

翠綠的皇宮菜葉所含葉綠素可以拿來發電,這引起我們興趣。本研究自行栽種皇宮菜,以它為自製綠電池的材料,且降低葉片選取上所形成誤差。首先,以伏打電池形式,嘗試找出有最佳發電效果的葉綠素萃取液,萃取方式上將葉子撕成1/2,乾燥後浸泡50%酒精,在暗箱中萃取出葉綠素;葉子則選擇光照足、成熟、綠色、無蟲害的來進行萃取;將葉綠素萃取液配製成75%,靜置後可以提升發電效益。研究最後發展自製出皇宮葉綠素電池和皇宮葉綠素果膠電池,各電池形式都可以讓LED燈發亮。自製葉綠素果膠具有成膜性、吸附性、溶解性和降光解等特性,讓葉綠素果膠膜比較好攜帶,延長葉綠素保存時間,避免被光解破壞,加水就能發電,增加電池應用性,和提高發電效益。

「均濕」的妙計–等壓出水等量灌溉裝置

本研究主要探討在同一條灌溉管線上,不同情況下各孔洞的出水量、管線前中後水壓的情形。為了要準確測量水壓,我們自製【微量水壓計】,解決外購水壓計刻度太大的問題。 研究發現,造成管線前後端出水量有很大差異的原因:j孔洞過多;k管線向上傾斜; l管線轉彎,它們的共同點就是:管線水壓前大後小。 因此「水壓」是解決問題的關鍵!我們利用針筒、彈簧設計了【孔洞等量出水裝置】,運作方式為:開水à累積水壓同時推開活塞à各孔洞同時出水à關水à水壓降低à彈簧推回活塞止水。 管線裝上等量出水裝置後,出水量的差異有效降低了:j孔洞過多61.5%à15.3%;k管線向上傾斜85.9%à15.7%;l管線轉彎98.9%à16.3%,最後也實際運用在蔬菜盆栽灌溉上,希望為省水盡一份心力!

農夫的打豆農具—連枷

老師說了一個用打豆的農具來敲打豆莢,取出豆子的故事,故事中最引起我們注意的是「打豆農具—連枷」。我們利用竹竿、木條設計小型的「連枷模型」器具,實際操作後,發現連枷的長、短竹桿是同步運動的,也知道自由落體的運動使連枷的短竹竿產生重力轉動。 我們利用小型的摹擬連枷工具,探索擺動桿和敲擊板間產生的撞擊力,發現當敲擊板和擺動桿之間的夾角越大,撞擊的力量越大;當敲擊板的重量越重,長度越長,敲擊的力量也越大;而且重物從越高的地方掉落,撞擊擺動桿,使敲擊板產生的力量也會越大。最後我們利用「小型摹擬連枷工具」來敲擊堅硬的食品,真的可以敲碎,幫助了全口假牙的爺爺,可以高興的吃到喜歡的食物。

逆境中的繁「跖」—探討圓葉鴨跖草的繁殖策略及苞片泌汁之功用

本研究將圓葉鴨跖草的花類型分為雄花、大苞片兩性花、不孕兩性花、地下閉鎖花及直立莖、短匍莖小苞片兩性花。研究影響花性別比例的變因實驗中採用每天紀錄花朵的方式進行,在前兩個生長階段花比例沒有顯著改變,第三階段則因為植物大量換葉因此著重於開所需養分較少的兩性花。在環境極好及極壞的情況下繁殖方式會偏向自花授粉。從照度變因實驗中,得出日照是此植物的重要開花因素。圓葉鴨跖草自花授粉與異花授粉的結實及結種率沒有顯著差異,因此此植物不需考慮到自花授粉及異花授粉繁衍後代的成功機率,此植物較難以風傳播花粉,因此推論其為蟲媒花。推論苞片的功用是保護花苞及果實不被雨水等因素破壞,泌汁則是提供養分給果實吸收成長。

絹雲母促進生物膜發育應用於提升土壤介質保肥能力之研究

本研究旨在確認加入絹雲母培養的菌液是否可提升生物膜產量,進一步提升保肥能力並幫助作物生長。研究結果顯示,菌液中加入絹雲母確實可以提升生物膜產量及部分菌株的菌液黏度,且這可能和絹雲母具有恆定pH值的功能有關。而在模擬土壤實驗中,菌液加入絹雲母後有較高的多醣含量,並且進一步提升保肥能力,且分別可減少31%的鉀肥以及17%的磷肥流失量。最後將絹雲母菌液做為保肥製劑應用於尖葉A菜(Lactucasativa)的種植,實驗結果顯示:加入絹雲母的菌液與未加入絹雲母的菌液組別相比,提升了30%的收成量。本研究結果顯示,絹雲母菌液可實際應用作為保肥製劑,透過恆定菌液pH值,促進生物膜發育,提供土壤穩定的高多醣含量,進而提高肥料之利用率而幫助作物生長。

風砂共舞

本研究的研究目的在探討影響沙灘上風成「砂波紋」外形的變因。除了實地到高雄旗津海岸公園以及西子灣沙灘上進行觀察測量外,我們也在實驗室中利用自行組裝的實驗器材進行各項變因的研究。研究結果發現,以中、細砂做出厚度至少2公分的砂堆、用7.5m/s ~ 8.0m/s之間的風速吹襲砂堆約15分鐘,即可製造出排列整齊、紋路明顯的砂波紋。研究結果也發現風速、砂堆厚度和沉積物顆粒大小都對砂波紋外形有明顯的影響:(1)風速愈小,砂波紋會愈平直,波長也較小;(2)砂堆厚度愈厚,形成的砂波紋波長較長;(3)中細砂和泥土等級的沉積物顆粒才能形成砂波紋,顆粒大的粗砂很難形成砂波紋;(4)當風速相對於沉積物顆粒極小時,有機會形成較不明顯的縱向砂波紋。

訂製美好食光—不同光策略的LED應用於芝麻菜與萵苣生產之研究

本研究以植物工廠為平台,探究光質對紅貝塔齒葉萵苣和野生芝麻菜的生長影響,以節省能源為目標,並建立口感與光質之間的關係。紅貝塔齒葉萵苣在燈源紅光比藍光比值為9、7至23點光源強度韻律變化、每日23至01點遠紅光處理、第15至18天的13至14點低劑量UVB處理、逐日提升日總光量DLI值、於21天收成,可顯著增加鮮重、乾重,節省耗電度數約36%;野生芝麻菜在燈源紅光比藍光比值為20、7至23點光源強度韻律變化、逐週提升日總光量DLI值、於28天收成,可顯著增加鮮重、乾重,節省耗電度數約42%,為最佳種植策略。再者,也發現低劑量UVB會使萵苣植株高度降低,而遠紅光處理則可逆轉UVB所造成的影響。

銑床六面基準加工類比數位化之研究探討

銑床基礎加工實習,技術層面著重於六面體銑削。如何將六面體相臨兩平面間垂直精度建立,決定了工件後續尺寸控制依據。 實習老師指導我們對銑床主軸中心、虎鉗鉗口固定面、虎鉗底面校正,旨意建立材料置位對應虎鉗夾持角度對合關係;問題是實作上我們無法重現精確達成。依功能性分析發現關鍵在於夾具、工件、軸系三者間無法快速定位校正問題!本研究創新方式是設計增加可重置夾持單元及類比轉數位角度控制單元,以銜接置換維度方式進行定義”固定件位置”,快速獲取重置加工基準面趨近一致於機台軸系方式,有效解決人為校正操作技能不確定性。