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第63屆--民國112年

「果」然不一定-臺東水果酸鹼性的研究

水果是日常生活中食用的食物之一,每天或多或少都會吃水果,但是吃進口裡的水果到底是酸性、中性還是鹼性呢?我們藉由踏查臺東縣當地種植的水果,以石蕊試紙、廣用試紙和筆型酸鹼度計檢測這些水果的酸鹼值。有趣的是這些水果竟然都是酸性的,酸鹼值的分布範圍從pH 1.94到 6.61。還發現有些水果彼此之間的酸鹼值差異很大,有些卻很小;相同的水果,不同的種植地區及成熟度也顯示了不一樣的酸鹼值。經過這些調查研究,我們繪製了臺東鄉鎮地區水果酸鹼地圖,紀錄常見的水果與地區特色物種的酸鹼值。

膜範生機

以校園生活中看到的現象,借鏡日本薄膜農業經驗,在試錯過程中,找到便宜、易取得、製作時間短的薄膜,從中發展備製海藻酸鈣膜及細菌纖維膜(菌膜)的標準流程。測耐水性及耐候性可達1個月仍可再使用,海藻酸鈣膜及菌膜耐重性可達2400~2480 及490~870公克重量,菌膜可在一個月期間埋在土壤中分解完畢;海藻酸鈣膜膜厚愈薄,愈容易被分解,預測時間拉長到3個月以上可以完全分解。 利用這兩種膜來種植黃豆及小白菜,成功讓植物根系牢牢抓住菌膜,以發酵7天的菌膜及添加350及400毫升海藻酸鈉的薄膜生長速度最好。利用實驗的成功經驗,在學校食農農場露天種植豌豆、黃豆成功在15天內長高13~17公分及5~7 公分;其成果也讓學校老師帶著學弟妹到我們的實驗農場教學參觀。

無限「恣」萬花筒

四年級自然課第一次接觸到萬花筒,覺得很好奇;五年級暑假的科學營,開始探究萬花筒。仔細觀察後發現:萬花筒可以千變萬化的機制是:受重力作用而隨機變化的物件與無限反射的鏡片組。柱狀萬花筒:鏡片數為2時,夾角越小成像數越多、越趨近圓形;鏡片數為3、4、6時,能形成完整成像,有無限延伸的視覺效果;鏡片數為8、9、10、12時,成像類似花蕊和花瓣的效果。塔型萬花筒的成像有球體浮凸效果,斜邊越傾斜,球形成像越浮凸,徑長越短;搭配偏光片和膠帶為物件時,會產生與本體不同的繽紛色彩。 最後我們根據研究結果研發出魅力四射、滾動星球、光之花等特色萬花筒,其中炫光寶石萬花筒與機電整合成聲控變色小夜燈。

「旗」待未來;「塑」造新能源

校園鄰近海邊四周環海,長期與海共存共榮,現今海洋污染仍日益嚴重,過去行之有年的淨灘活動,展現對於愛護海洋環境行動與心意。除了落實ESG全球永續發展裡「E-環境永續」的目標,讓淨灘除海廢的活動,不再只是將海底塑膠污染轉成陸地上的空氣汙染外,而是能真正落實循環經濟的精神”讓污染源變成能源“別讓淨灘活動的用心變成二次污染的轉移。 將廢棄物轉製成SRF(Solid Recovered Fuel),運用在地資源為資材“轉廢為能”淨灘後塑料進行分類,與在地濱海植物透過破碎磁選,製成固體再生燃料取代燃煤、減少化石原料及燃料開採。並加以均質化形成單一性的燃料,同時也能解決農廢和海廢的問題,以循經濟的概念,取代過去線性經濟的慣性思維,可說一舉數得。

深水炸彈~探究撞擊波對水體與浮球之力學交互作用

本實驗是探討球體受到水與寶特瓶交互作用產生噴射的實驗。藉由研究裝球與水的寶特瓶落下高度與球的噴射高度的數據,找出交互作用的關聯性,進而找到噴射的最佳條件,並探討球噴射的原理。我們藉由電磁鐵、滑軌裝置,以攝影慢速播放方式,發現球體噴射的力來自於撞擊波,藉由寶特瓶瓶身及水體傳遞能量,在水面中央形成空腔及水柱噴射。本實驗以直徑4公分的保麗龍球、使用釣魚線及磁鐵固定在水面中央、約2公分沒入水中;直徑11公分瓶頸斜度大、撞擊面積小的寶特瓶的組合,產生的撞擊波對球體有最佳噴射高度。

偵藏不漏­­—漏水偵測與雲端即時接收系統

近年台灣漏水問題頻繁,每滴水都格外珍貴。我們無法解決水管破裂造成的漏水,但是我們可以改善校園中常有人忘記關水龍頭或漏水未維修的情況,減少水資源嚴重的浪費。 本實驗使用Web:Bit開發板連接電腦偵測到的數據,發現漏水偵測電極的材質與結構都會影響偵測漏水的敏銳度,透過塑膠片磨砂處理與選擇黏貼間距適中的銀箔導電膠帶效果最為良好,以此條件進行實際水龍頭漏水實驗,Web:Bit會將漏水感測之結果傳送至LINE,可即時警示回報,進而得以改善或維修。 本研究已達成有效偵測漏水,利用Web:Bit將漏水感測之結果傳送至Google試算表,可以長期記錄學校各點之用水狀況,透過大數據分析學生用水習性,希望未來此裝置能廣泛應用於各場所,為節能減碳永續環境盡一份心力。

「百」「香」試紙〜「果」然變色

在五上自然課程以紫色高麗菜自製酸鹼指示劑時,蒐集相關文獻得知,有些研究可以將薑黃汁液製成酸鹼指示劑,有的卻無法;還有些同色系的植物汁液可以製成同時檢測酸鹼水溶液的指示劑,有些卻只能製成僅檢測酸性或鹼性水溶液的指示劑,心想也許是因為萃取方式不同或是不同植物汁液所含花青素成分不同,因此以色層分析法來驗證我們的構想,進行一系列實驗後發現: 一、大部分紫、紅、橘色系植物汁液較適合檢測鹼性水溶液。 二、以色層分析法,發現以不同方式萃取出的植物汁液變色成分不同、同色系中變色效果佳 的植物汁液可層析出有效的變色成分。 三、「百香果皮」可製成變色效果佳的酸鹼指示劑,並進一步製成易保存又實用的「百香試紙」。

光彩奪「木」—探討不同變因對透明木特性的影響

我們查詢綠建築資料時發現可製造「透明木材」當環保建材,但相關資訊大多是介紹如何做出成品而沒有定量討論不同變因的影響,因此我們開始設計實驗探討不同因素會如何影響透明木的特性,並可將結果拓展至應用層面來推廣此綠建築材料。 實驗發現鹼性亞硫酸鈉法中的氫氧化鈉與亞硫酸鈉是以不同的反應機制分別將木片中的木質素溶解出來,濃度越高、溫度越高效果越好,但氫氧化鈉濃度或反應溫度過高都會有反效果;以極性質子性的醇類當溶劑效果最好,次佳為極性非質子性的丙酮;不同種類去木質素藥劑與木片填充物都可成功製出透明木只是成品特性不同;最後成功製出較厚的透明木得到較強的韌度與較好的隔熱率,為綠建築的應用增加更多可變性。

機率無所不在-探討麻將賓果遊戲中獎機率

日常生活脫離不了機率問題,也因為機率使生活充滿樂趣與驚喜,本文藉由麻將賓果遊戲的討論,試著分析連線的概率計算,進而研究抽牌數量對應的連線機率,以及每局花費的成本與應得到的獎品價值的關係。目前在夜市中的麻將賓果遊戲玩法,大多是以排入6x6矩陣,達連線則獲勝,總共有36張牌,由當中抽取12張至15張牌,每局所需的費用由10局100元到1局100元都有(不同攤位抽取的數量各異)。經過我們理論計算的結果,能在夜市獲得連線得到獎品的概率實在是很低,機率由抽取12張牌的0.55%到抽取15張牌的3.73%,且其對應的獎品價值應該要比目前老闆提供的大娃娃更好才能達到期望值的數值。

哈士奇撿球 - AI辨識撿取乒乓球自走滾筒

本研究目的在於開發一款能夠自動撿取乒乓球的類掃地機器人,針對以下變項進行實驗研究,並歸納出最佳的製作要素: 一、 滾筒篩選繩使用5mm線徑的彈力繩 二、 滾筒篩選繩中心到中心的間距為40mm 三、 滾筒篩選繩中心距離地面的高度為10 mm 四、 推動輪速度設定為PWM=80 五、 感測器偵測的距離設定為42公分 六、 讀取HUSKYLENS辨識框中心的X座標,導正推動輪方向。 最後運用 Arduino 整合 AI 影像辨識技術、馬達驅動模組、超音波感測,撰寫程式讓乒乓球撿球滾筒判斷乒乓球並導正方向,製作出可自動撿取乒乓球的類掃地機器人。