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第62屆--民國111年

「燒」縱即「視」—家用體溫監測系統

因為市面上測溫工具都不具24小時連續自動偵測體溫及聯網功能,所以我們想用Arduino自製測溫裝置,且能遠端監控體溫情形、將發燒訊息傳送到相關人員的群組上。經過準確度、測溫速度兩個實驗,我們找到符合我們需要的兩種感測器,分別是接觸式的DS18B20和非接觸式的MLX90614,接著分別製作兩種感測器的架設裝置,接觸式的使用髮箍固定,非接觸式使用樂高來固定。並透過不同距離、溫度等實驗,最後得到最適擺放位置函數為D=2.85×R(D=感測器到水面的高度,R=容器半徑),利用motoblocky寫程式,Arduino esp32的聯網功能以及MQTT通訊協議等低成本甚至免費的資源,做出可在嬰兒發燒時,將訊息透過可亮燈響鈴的室內主機、以及line訊息通知兩種管道有效傳達給家長的裝置。

隱形的木材-透明木材的製作、性質與應用

透明木材是什麼?透明木材是一種嶄新的未來性材料,兼具木材和玻璃的優點,材質輕盈、機械性佳、耐熱且不易被破壞,具有高透光、能阻隔紫外線及高光學霧性等。透明木材的製作可用1 mm飛機木放入去木質素液加熱6小時再經過水洗、漂白、以95%酒精清除木質素、填充環氧樹脂,在真空環境中靜置成形。實驗中發現以1M氫氧化鈉加0.8M亞硫酸鈉組成的去木質素鹼液製成的透明木材透光度最好,可達65%。在應用上,將透明木材放在太陽能光電板前,僅比玻璃減少5%的電壓,顯示透明木材可阻止光線卻不會減低太陽能光電板的發電能力。實驗也發現,透明木材的導熱能力和木片、玻璃相當。以透明木材製作光霧百葉窗,能濾除44%光線,提升23%室內均勻度,值得更深入研究。

蘊轉首之鏈

水蘊草是很重要的實驗材料,我們之前發現溫度約15-20℃、光照約1000 lux時的葉綠體流動機率最高也最快,且葉綠體流動特性會因細胞形態及外在條件而有差異。本次我們利用縮時攝影檢視水蘊草的細胞質流,發現隨著一天日照強度變化,上午細胞質流會隨時間變快、過中午後會變慢;且中午時葉綠體會聚集成團、流動比例降低。進一步觀察光照強度對水蘊草細胞的影響,發現光線不足時葉綠體靜止不動且均勻分散,讓受光的表面積最大化;隨著光照增加,葉綠體重新排列,移動到細胞邊緣後開始進行細胞質流。細胞質流模式有速度慢、方向不定的紊流及速度快、順逆時針的層流,而強光下葉綠體會出現聚集成堆、流動停滯的現象。不同細胞質流模式會因光照條件而轉換。

「渣」進你心裡!大眾對交往偏差行為的態度研究

「渣男/女」是感情關係中常見的詞彙,但一直沒有相關研究進一步探討其內涵,因此本研究希望建構對「渣男/女」概念的具體理解。透過廣泛調查及因素分析,本研究凝聚出「渣男/女」概念指涉的三個主要因素:自我中心、對待伴侶的不當行為、與伴侶以外他人的不當接觸。並以「大五人格」作為分類架構,探討不同人格特質對「渣男/女」概念主要因素在意程度的不同,發現:外向性和神經質特質較高者,特別在意自我中心的態度;外向性、親和性和神經質特質較高者,特別在意對待伴侶的不當行為;外向性和神經質特質較高者,特別在意與伴侶以外他人的不當接觸。本研究期能以此作為開端,為未來相關研究開啟新方向。

3D列印排笛

一般國小的自然課堂上都是使用市售的吸管製作排笛的笛管,但如果封口的填充物不對,要吹出有音階的聲音很難,實驗可操控的因素也有侷限性。本專題的構想是利用3D列印機來製作排笛的笛管,找出管長、管壁厚度、管徑、管形對聲音輸出的影響,並和傳統的國小自然課常使用的市售吸管製作的排笛做比較,再依據實驗的結果利用Scratch寫出一支程式,只要輸入想要製作的音頻,就能計算出3D列印笛管需要的長度及可行的管壁厚度、管徑和管形,最後再利用3D列印出一支有音階規律的排笛,透過它能演奏一首簡單的歌曲。

星狀網路點擴展運算漢米爾頓容錯性質研究

本作品研究星狀網路和完全網路,兩種不同結構的連結網路,使用點擴展運算結合成一個網路結構,並且在一定的容錯範圍內,保證存在漢米爾頓迴圈性質。漢米爾頓迴圈在連結網路的研究中相當重要,若存在此性質,則可以保證發送訊號時,能將訊號發送給連結網路上的每一個元件並接收,且不會重覆接收到訊號。我們使用圖形理論的方式,將星狀網路和完全網路,這兩種連結網路結構,分別抽象化成星狀圖和完全圖,網路中的元件抽象化為點,元件之間的連線,抽象化成邊。如果元件之間的連線故障,無法使用,則稱為壞邊。我們證明 n+1 維度星狀圖和 n 維度完全圖使用點擴展運算後,壞邊數量最多是 n-4 時,保證存在漢米爾頓迴圈。

泉湧不止

本研究主要目的是利用國小四年級自然【水的移動】單元中【連通管原理】製作不需要電力的噴泉。藉由四個不同的實驗設計,讓我們更瞭解課程所要傳達的觀念;透過實際操作的過程,了解噴水高度、水位高低與噴嘴大小的關係,重現古希臘數學家希羅(Hero或Heron)所發明的噴泉 (Hero’s fountain)。 實驗(一): 水位高低與噴嘴大小對連通管噴泉的噴水高度影響。 實驗(二): 水位高低與噴嘴大小對希羅噴泉的噴水高度影響。 實驗(三): 藉由簡易的寶特瓶結構,實現希羅噴泉現象。 實驗(四): 藉由不同管路設計,設計可循環噴水的希羅噴泉。 本研究的驗證結果:實驗發現,水位高低、噴嘴大小,對噴水高度有直接的影響。同時也成功地藉由管路的設計,實現可持續噴水的希羅噴泉。

美的冒泡-酵母菌與糖的邂逅

本研究關注酵母菌與食糖的發酵作用,並設計簡易測量產氣量的裝置。實驗結果發現: 1. 多醣(果寡糖)、雙醣(黑糖、蔗糖、冰糖)發酵速度比單醣(葡萄糖、果醣)快。 2. 冰糖、黑糖、葡萄糖產氣量中顆粒>細顆粒,蔗糖無明顯差異。 3. 無封口產氣量多,有封口前20分鐘不穩定。產氣量穩定度為:G型發酵管>U型發酵管>市售發酵管。 4. 自製U型發酵管左右數值平均,總產量比發酵管少3mL。 5. 自製G型發酵管左側產氣量多,兩側產氣量接近市售發酵管。 6. 自製排水集氣發酵瓶產氣量,總產量比發酵瓶多1mL。 7. 食糖濃度低,產氣量多、時間快;濃度高,產氣量少、時間慢。 8. 麵粉濃度高,產氣量多、時間快。 9. 食糖和麵粉濃度高,30分鐘後有二次發酵的情形。

守護食品賞味期~RFID智慧標籤

本研究自製電解質電子標籤,結合物聯網(IoT)溫溼度及RFID傳感設備,以食品包裝內溼度與導電量變化及無線射頻辨識技術,進行食品最佳賞味期的判別。研究發現:食鹽電解質溶液導電佳,一般濾紙載體導電效果優,廚房紙巾載體電流傳導時間短,皆可作為電解質載體。電解質濃度越高,溶液或載體的導電量越高。電解質電子標籤受潮時間越長,水分越高,導電量越高,受潮一段時間後可以干擾RFID傳感器運作。廚房紙巾RFID智慧標籤干擾速度優於一般濾紙,保鮮盒包裝優於夾鏈袋包裝。導電量在明顯的受潮反應後逐漸平緩,一般濾紙RFID智慧標籤高於廚房紙巾,大尺寸包裝高於小尺寸包裝。運用自製之RFID智慧標籤及撰寫商品結帳程式可以守護食品賞味期,保障消費者權益。

大「腳」流星,趕盡殺「孑」 -探討中華粗仰椿(Enithares sinica (Stål, 1854))的生態習性與動物行為

中華粗仰椿(Enithares sinica (Stål, 1854))屬於漸進變態的水棲昆蟲,從卵到成蟲約2個月,需蛻皮5次。雄蟲的後足腿節基部各有一突刺,雌蟲則無此構造,雄、雌體長相當。屬於肉食性,偏好在水中上層活動,在50隻孑孓裡,華椿成蟲一天平均吃食孑孓46隻,且雌蟲食量大於雄蟲,建議可當生物防治孑孓的物種。可藉由視覺(光影變化)、振動(腹部尾端有4根明顯的感覺毛)來偵測獵物存在的位置,但嗅覺相對不明顯。滑動一次後足前進的距離約為體長的21.68倍。攻擊獵物模式為:偵測→趨向→鎖定→攻擊,華椿處理一隻孑孓的時間約8分30秒。華椿偵測到獵物的距離為7.79cm; 有效把握攻擊距離為3.10cm。攻擊獵物的時間約0.084秒,在同樣有蛹及孑孓的環境下,捕食蚊子蛹的機率比起孑孓還要高。