全國中小學科展

第62屆--民國111年

誰是大老千—骰子重心與機率的探討

本次實驗成功製作了二十顆不同重心的骰子以進行不同因素的探討,其中實驗最成功的地方在於我們於2cm*2cm*2cm的骰子投擲結果中取得了兩條R2值很高之線性公式,其中一條公式可以讓我們任意製作出「某個點數機率偏高的骰子」;另一條公式可以讓我們任意製作出現大的機率或是出現小的機率偏高的骰子,且其中一條公式經過「偏移比例」的方式換算能成功的預測出在不同尺寸骰子的重心的偏移對機率的影響。 另外本實驗也嘗試由「控制力量」、「控制角度」和「控制投擲面的方向」三方面來進行研究,不過在本實驗中所得到的數據只能觀察到「控制投擲面的方向」確實會對機率有所影響,但無法觀察到任何線性與規律的存在。

雙蟲屠「龍」-「蟲」新塑造

塑膠要幾個世紀才能分解,最近發現即使使用生物可分解塑膠,卻無回收管道,所以,我們研究能分解塑膠的麵包蟲和麥皮蟲,探討食物、溫度、溼度對其生活史的影響,意外發現小花蔓澤蘭能餵食這兩種昆蟲。其次,進行各種食用塑膠定量實驗,使用ImageJ軟體測量食用塑膠面積、發現牠們喜愛食用編號3、4、6號塑膠,50g麵包蟲一個月約吃15.8g保麗龍;50g麥皮蟲約吃8.3g。接著,將誘導劑誘導兩種蟲吃編號1、5號塑膠,食量雖增加,但因為材質偏硬,減塑有限;另外發現兩種蟲大量吃「香草混合4、6號塑膠」,歸納兩種蟲喜愛青草葉子和果實氣味。找出適合兩種蟲的溫溼度、攝食模式與生活史,並設計多功能飼養箱,有效分解塑膠,其糞便做為有機肥料,種植植物。

潔淨更開懷─探究甜食性質和創新牙刷特性對牙菌斑的影響

小學生甜食攝取過量,蛀牙嚴重;而牙菌斑是蛀牙前兆,了解與監控其形成可協助牙齒保健與潔牙工具開發。本研究探討甜食性質與糖含量對牙菌斑生成影響,及牙刷特性對清除牙菌斑之效果。故設計實驗一、分析吃完五種甜食前後牙菌斑生成量;二、探查不同甜度花茶對牙菌斑影響;三、評估十種牙刷清除牙菌斑效果。研究結果顯示:較黏稠焦糖煎餅搭配每100毫升含40克白砂糖花茶所產生牙菌斑最多;影響清潔效果的特性依序為刷毛柔軟、波浪程度大、刷毛緻密增加接觸面積,創新牙刷應著重此三項目。這次研究讓我們了解甜食性質和糖分多寡會促進牙菌斑生成,正確清潔牙菌斑,做好口腔衛生可防蛀牙;同時也提供口腔健康教育與未來開發新型牙刷、申請專利的基礎。

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。

傳統建築的風水擋煞景觀研究_以清水祖師廟為例

本研究探討民間信仰之古風水「煞氣」到底是迷信還是有其科學中流體力學意涵。本研究以實作及模擬方式,對於所謂傳統風水之「尖射煞」進行研究。結果顯示,尖角形狀確實易產生紊流,造成能量較強氣流,而以擋煞物及傳統屋簷之燕尾形,確實可以降低音頻及氣流能量,八卦形可同時降頻降低氣流能量,但在高風速時表現未若銅錢形為佳。最後經由迴歸分析,發現在低風速時,各尖角及擋煞形狀對於紊流噪聲的表現有高度正相關性,R平方值>0.75。

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。

「蟲」來不「蚊」 -校園AI防蚊管制系統

本研究建構一套「校園安全AI防蚊管制系統」,內容包括:(一)防蚊物資監測模組,利用電子天平結合市售的自動噴霧機裝置,可讓人員獲知且適時補充。(二) 開發智能捕蚊燈,利用蚊蟲對光的趨性來誘捕病媒蚊,經實測後發現,可見光中以紫燈且閃爍時間一直亮的捕蚊效果最佳,最佳補蚊高度為離地180 cm,並依功能發展出光感測與自動定時的複合式捕蚊燈。最後執行遠端操控並上傳盒底捕蚊的即時影像,並結合AI蚊蟲辨識找到病媒蚊。(三)積水容器辨識的模組,以無線智慧網結合AI影像辨識,協助判斷校園中可能的積水容器,並藉由LINE通知。(四)開發專屬的APP,整合操作界面,方便使用。我們期待能由校園做起,建立這套防蚊監測網,一起維護師生的安全。

它罩得住我

本研究主要為進行安全帽改造,昔日我們常見關於汽車的盲區偵測、內輪差等先進技術皆建置於汽車上面,但實際在行車上造成災害發生的主角大部分為機車,我們閱讀相關文獻發現目前並無機車有相關技術,再者我們希望此技術可以讓騎乘機車、電動機車、電動腳踏車、腳踏車等對象皆可使用,因此我們於安全帽上裝設鏡頭及雷達感測器,透過鏡頭進行車輛物件識別,以識別車輛類型及輪距,進而以公式繪製內輪差曲線與進行盲區車輛偵測;透過雷達計算車側距離以判斷車輛是否會太靠近汽車或是落入汽車之內輪差範圍內,將以上偵測結果透過抬頭顯示方式直接投影在安全帽的面罩上,如此一來將可讓機車及腳踏車族在行車上更具安全性。

人工智慧進行汙染因子的模式及時序分析

本研究蒐集松山、新竹、沙鹿、台南、前鎮、台東六個北中南東空品測站的空氣汙染和 氣象因子資料,並用人工智慧:決策樹、邏輯回歸、支持向量機、K–平均演算法、ARIMA 分析 PM2.5、PM10、O3 的時空分布模式及汙染預測模型,研究顯示 PM2.5、PM10 污染好發 特性相似,冬季汙染皆較嚴重,並與 CO、NOx、NO 及風速具相似時序節律;以汙染因子 預測 PM2.5、PM10 皆有好的效果,其中 CO 為決定性因子,氣象因子的預測效果較汙染因子 差,且各測站預測模式不盡相同。 O3 汙染多為偶發時序節律不明顯,通常不伴隨 PM2.5、 PM10 汙染,又因 O3 源自 NO 光化反應,汙染及氣象因子預測皆比 PM2.5、PM10 好。

雲端智能健康管理冰箱套件

因近年來食物浪費嚴重,相關議題已被聯合國納入永續發展指標第12項中,加上國人對健康飲食的風潮,本研究希望應用物聯網,結合硬體的感測、雲端程式架設與手機App技術建構一組健康管理智慧冰箱套件,以減少家庭中食材的浪費。實作研究藉由冰箱食材儲存機構的設計並將ESP32控制板安裝於適當的空間,其存儲機構內之極限開關感測器能即時讀取並傳送食材之種類與時間資訊至雲端介面資料庫,然後雲端程式會依使用者每日活動量與身體資訊,根據衛福部飲食指引與相關文獻求出使用者每日熱量建議攝取值,最後結合冰箱食材與個人偏好進行健康食譜的決策推薦,以達到避免食物浪費與健康飲食之目的,其所記錄的資料亦可作為後續家庭食材管理與個人健康分析依據。