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第62屆--民國111年

臺灣海峽自然環境對離岸風機穩固度的影響

此研究是探討臺灣海峽沉積物種類、風力大小及風機的水下結構等因素,進行對風機穩固度的分析。 預設在地震五弱時,臺灣灘北側及東側,位於24.0~24.5°N、118.2~120.5°E沉積物粒徑大於0.5mm,對單樁式及螺距2mm的螺紋式風機穩固度影響較大。 蒲福風級6級風,在海峽中線到馬祖的部分大約位於25.0~26.3°N、119.3°E~120.0°E,對風機的穩固度影響甚鉅,比5級風的傾斜角多約12倍;在新竹、苗栗外海至海峽中線大約位於24.0~25.3°N、120.0°E~120.5°E,傾斜角度隨著風力級數增加而逐漸變大呈正相關的態式;在臺灣灘北側及東側大約位於24.0~24.5°N、118.2~120.5°E,風級在6級以下就對風機穩固度沒有影響。且我們發現風機發電機艙重量,模擬在120克重時,風機為最穩定;在比較四種不同的螺距,發現螺距和旋轉次數於地震五弱(150RPM)時對穩固度影響較小。

「蒟」世無雙~添加物對「蒟蒻」凝膠性質之影響

日本被稱為「腸胃清道夫」,本研究發現添加物可改變蒟蒻的凝膠性質,善用其凝膠性可開發蒟蒻創意用途。 首先藉由自行設計的硬度、彈性等測試器具進行物性測試,操縱變因包含蒟蒻濃度、鹼液pH值、鹼粉(鹽類)種類、常見添加物、天然色素、貯存方式等。研究發現蒟蒻濃度與pH值是影響品質的關鍵,膠體pH10以上有助於固化成型。糖的添加會使凝膠性下降,但鹽巴有助於凝膠,實驗中發現Na⁺優於Ca²⁺、Mg²⁺,這些現象符合陽離子可提供交聯作用的模型,提出蒟蒻電池是可開發的環保微型電池。利用天然色素可增添蒟蒻視覺性與特殊風味,採用酸鹼中和易使蒟蒻外表扭曲變形,採冷凍儲存方式會有離水現象使組織呈纖維網絡海綿狀,可做成蒟蒻海綿。

漫遊大腦~五行軟糖之咀嚼大作戰

疫情讓生活型態改變,易有腦霧現象。提供中醫養生心智圖的資料查詢,選出木、火、土、金、水行人相對應的中藥材,運用索氏萃取法提取中藥多醣,再進行苯酚硫酸法測其總含糖量,製成五種五行軟糖。因咀嚼肌活動可刺激腦神經間的突觸增加,掌控記憶、學習與思考。故透過金屬桿架、3D列印、馬達及程序控制器,連接具有Arduino程式化的電子秤,自製「模擬口腔咀嚼之物性測定儀」,進行軟糖咀嚼性之量測。實驗測得皆有多醣及咀嚼性,以金行人提供的薏仁軟糖,薏仁總含糖量為0.655g/g、咀嚼性為759.85gw,得知薏仁多醣及咀嚼性皆較高。依不同體質分別提供「五行軟糖」當養生零食,可活化腦部機能、改善腦霧,活出健康與自信。

大地之腎-探討淡水河溼地之特性

淡水河分別有三大支流:大漢溪、基隆河、新店溪。大漢溪與新店溪流經於新北市板橋區的江子翠匯流後即稱為淡水河,淡水河於關渡納入基隆河後,向北流向淡水油車口而注入臺灣海峽,早期淡水河肩負台北盆地的水運重任,近代以降的淡水河則兼具供給臺北都會區民生用水、農業灌溉、都市排水及防洪等功能,中下游則成為排水集汙之河道,所以政府在沿岸設置許多人工濕地,來淨化汙水,所以濕地就像是大地的腎臟一樣,提供教育、研究及休閒的場所。我們沿淡水河捷運線,第一站來到華江人工濕地,處理板橋區的污水。第二站來到關渡自然公園,參與心濕地導覽解說,第三站來到紅樹林自然保留區,實地考察取樣,透過親手操作,檢測水質和調查生態。

溫度對鈷黃變色的探討與應用

本實驗最一開始主要是探討鈷黃的顏色變化原因,我們想到改變鈷黃顏色的主要要素為加熱時間、加熱溫度和加熱的鈷黃量,我們加熱的方法主要是用加熱板,將鈷黃平均整齊的放置在加熱版上,溫度計放在加熱板旁。而做完實驗、觀察及測量後我們發現,加熱時間改變並不會導致顏色的改變,而加熱的鈷黃藥品量做出調整後,顏色也不會改變,鈷黃主要變色的原因,便是鈷黃本身受加熱溫度的改變,因此我們想要將它運用在生活中的各個地方,顏料能作為在防偽顏料,將其加熱就能改變畫中用鈷黃作為原料的黃色顏料,轉換為橘色。或是當作警告用試紙,也就是我們要做的排氣管的檢測,甚至我們把它當作電烙鐵的警示用品,用途多樣。

預見土石-土石流偵測系統

隨著地球暖化、氣候異常、暴雨再加上台灣地處地震帶,土石流的發生就更加頻繁,利用科技進步之便,可以保障每個人生命財產的安全是非常急需的工作。 此次研究製作的偵測模組,使用台灣自行研發的Web:Bit開發板¬、Arduino開發板和樹莓派開發板,透過自製的光纖感測、水銀開關檢測與影像判別等3種模組,獲得土石流發生時變異的光電訊號或影像訊號,確認土石流的產生。同時為提升土石流發生判別與影像識別效能,我們也研發了濕度偵測與自動開關燈之系統。除了比較這三種模式的靈敏度, 可透過手機LINE、電子郵件發出警報,並連結YouTube觀看實際狀況,期許未來可以廣泛運用於各類土質,減少土石流造成的傷害。

Lill Path之立體圖形應用

本文主要在探討如何將二維Lill Path的性質推廣至三維。首先,我們證明有一自原點出發的射線在多項式函數f(x)的三維Lill Path進行反射,且此射線通過其終點的充要條件為f(x)=0有一實根(-tan⁡θ )。除此之外,我們還證明了射線通過三維ϕ-Lill Path終點的充要條件為f(x)=0有一實根((-sin⁡θ)/sin⁡〖(ϕ-θ)〗 )。接著,我們證明了三維Lill Path圖形封閉時之充要條件為此多項式有一因式為(x^3+1);同時,我們也證明了三維ϕ-Lill Path圖形為封閉時之充要條件為多項式有一因式為[x^3-(cos⁡ϕ ) x^2-(cos⁡ϕ )x+1]。最後,我們將三維Lill Path繼續推廣至n維Lill Path。我們證明了射線通過圖形終點的充要條件為f(x)=0有一實根(-tan⁡θ ),以及圖形是封閉時的充要條件為f(x)有一因式(x^n+1)。

飛天魔板~探討利用強力磁鐵配置磁浮滑板、磁軌之設計及其應用

本實驗藉由3D建模及雷切加工方式將廢棄木板精準建置具有不同磁鐵間距的磁浮滑板與磁軌,再藉由磁鐵擺放位置的配置優化其移動效率。實驗中對滑板重量、軌道傾斜角度及軌道表面粗糙度等參數對其移動的效率進行探討。實驗結果顯示當軌道上方磁鐵的排列與地面垂直磁浮滑板的平衡最佳,且磁浮滑板磁鐵的配置是影響平衡的重大因素,研究中發現滑板底部磁鐵數量4個並取10mm-16mm間隔排列且磁鐵必須在最外緣平衡效果極佳,且磁軌之磁鐵間距利用鐵線緊結合到寬度約2mm時具有最佳的移動穩定性。將上述實驗成果應用於「 你推我跑」、「水上漂」等平衡遊戲活動時,可讓參與者體驗如何控制磁浮滑板及增加其滑行速度。

魚你翼鰭飛—探討飛魚腹鰭對飛行穩定度的作用

在飛魚飛行時的影片發現,飛魚調整腹鰭來改變飛行狀態,可見在大家認為胸鰭為改變飛行主要原因之下,腹鰭在飛行時仍具作用,因此,我們測量班鰭飛魚標本、製作仿生飛魚和針對影片中的現象規劃兩項實驗:「運動行為實驗」、「風洞穩定度實驗」,發現在攻角為35~45度時,飛魚的穩定度最大。其中以A5、A7在外擴角θ5時,是最適合飛魚飛行的狀態,但又以腹鰭面積A7為最佳。

跟著拿破崙一起壓縮多邊形吧!

本文旨在推廣拿破崙定理「以任意三角形各邊為邊分別向外作正三角形,則它們的中心(三心)連線必構成一個正三角形」至「對多邊形各邊為邊分別向外作正多邊形,則正多邊形的中心點(三心)可依序連成正多邊形」時成立的多邊形條件(此多邊形稱為拿破崙多邊形)。本文證明出拿破崙多邊形、平行多邊形與壓縮多邊形的成立條件互為等價,並推廣拿破崙法為「對多邊形各邊為底邊分別向外作相似三角形,其中相似三角形頂點依序連線」且討論完畢。