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第63屆--民國112年

面面俱到-利用震源分布建立斷層面

為了降低鑽探所耗費的資源和資金,我們開始思考如何運用低成本的方式去呈現地底下的世界,發現可透過地震震源迴歸出板塊隱沒帶,萌生出運用地震震源計算斷層平面的方法,因此我們用「2018/02/08吉安地震」、「2022/09/17關山地震」、「2022/09/18池上地震」、「2022/09/18富里地震」、「2022/06/25 光復地震」、「2018/02/06花蓮地震」這六個地震為參考資料,並且使用Python-sklearn中的LinearRegression函數建立線性迴歸模型且使用 fit 函數對模型進行訓練,最後用3D列印的方式呈現出花東縱谷與中央山脈斷層的差異,可發現兩斷層皆為南北走向,花東縱谷斷層的角度為68-54度,且由北到南傾斜角度漸漸趨緩,但皆為東傾,而中央山脈斷層則為西傾,角度皆在60度左右。

青銀共好AI智慧宅

本作品主要是以節能、安居、健康為三大主軸,建構一個AI智慧宅。節能部份所設計的「智能窗簾」,可依光線強弱適時調整室內亮度;同時也設置「智慧插座」,當用電超標時,系統會即時通知人員處理,也可利用MQTT Dashboard控制及查詢。另外自製「AI人臉門禁」,偵測成功便直接開門,若偵測到陌生人時,能直接發送LINE通知屋主,確保居家安全。並搭配LINE-BOT所建立的即時監測系統,能馬上查看家裡的空氣品質及長輩的血氧測量狀況,而「AI藥盒」讓用藥者 以「人臉辨識取藥」,所取得的藥物也能立即AI辨識查詢。經所設計的辨識實驗,在室內有開燈,輔助光源為白光辨識藥物效果最好。並開發出網路版及單機版的兩種操作模式,讓藥物管理更有效率,藉以保障家人的用藥安全。

茉拭傳說-探討茉草對桌球上環境菌的抑菌效果

本實驗以桌球表面10個環境菌為實驗對象,用16種植物上清液和三種植物純露檢視抑菌效果,初步結果發現茉草、迷迭香、蘆薈的上清液對桌球表面環境菌抑菌效果較佳,進一步萃取純露進行實驗後,發現茉草抑菌效果較好。將茉草以不同萃取方式(上清液、原液、純露)、不同處理方式(擦拭、噴灑)、不同比例(1:5、1:10、1:20)施作在桌球上,結果顯示以1:10茉草上清液擦拭對桌球表面的抑菌效果較佳;以1:20新鮮茉草純露擦拭對桌球表面的抑菌效果較佳。本實驗發現天然植物具有抑菌效果,茉草是生活中常見植物,栽種及取得容易,而且符合環保原則,建議未來可用更專業的萃取方式,提高其抑菌效果。

天文密碼

本研究探討平面中三圓的關係,其中圓O固定不動,圓O1以逆時針方向滾動且繞行圓O;而圓O2同時也以逆時針方向滾動且繞行動圓圓O1。其中圓O1與圓O2上各有一動點P、Q。三圓一開始為圓O2分別與圓O和圓O1外切,且O 、Q、P三點成一直線,Q點介於O 、P兩點之間。當 ̅OO1與x軸夾角為θ時,先以繪圖軟體了解動點的軌跡;其次以三角比的概念求得P、Q兩點的坐標;最後再以電腦繪圖軟體,製作當三點共線時之θ值,並藉由函數圖形了解三點之中何者介於其他兩點之間。本研究由原本的三圓外切的情形,邁向討論三圓外離的情況,猶如恆星、行星、衛星三者的運行,進而以各圓半徑、兩圓連心距、繞行角度為變數,歸納合理的數學式,以利日後進行更廣泛的研究。

方形建築師之聯想-探討路徑與面積之關係

本研究旨在探討不同邊長比的方形上,改變路徑出發角度、改變路徑出發的起始點時,路徑轉彎次數、路徑長度和經過格子點次數之關係。首先在方形長:寬=m:n,路徑從方形的左下角出(入)口為起始點,以角度tanθ=1、tanθ=2和tanθ=3之方向出發,討論路徑轉彎次數、路徑長度和經過格子點的次數,進而延伸推論當以角度tanθ=y/x之方向出發時路徑轉彎次數、路徑長度和路徑經過格子點次數的數學關係式,接著在方形長:寬=m:n,從方形左下角出(入)口向右移動1格、向右移動2格為起始點,以角度tanθ=1之方向出發,討論路徑轉彎次數、路徑長度和經過格子點的次數,延伸推論從方形左下角出(入)口向右移動h格為起始點時,路徑轉彎次數、路徑長度和路徑經過格子點次數的數學關係式。

海綿保保之麥膠蟲蟲

經過觀察發現,大麥蟲吃塑膠的很少,但是比較容易化蛹;所有的大麥蟲生長、長度跟寬度,容易忽大忽小,經過測量,牠們蛻下的皮沒有重量,跟蛻皮沒有關係,我們猜測每隻大麥蟲,都是獨立個體,有自己的個性或喜歡吃的東西、生活環境和溫度,都有些不同,生活情形普遍行動緩慢,愛躲在海綿或保麗龍的物體下面或麥麩中。 在相同時間內,吃保麗龍、海綿、塑膠、麥麩及海綿的化蛹一隻,,吃保麗龍塑膠的化蛹兩隻,吃麥麩及保麗龍、海綿及塑膠的化蛹三隻。食物中帶有塑膠類,大麥蟲會比較容易化蛹,反而是原本的食物麥麩,大麥蟲相對化蛹較慢。各曲風音樂都是保麗龍吃比較多,戲腔曲風分貝起伏最大,蟲會吃比較多塑膠,但相對的,會讓蟲被吃得數量增加。

「冷窗洞避」---涼感百葉窗吸熱管簾之阻熱及散熱探討

炎熱的夏天,因熱浪來襲導致中暑身亡的案例層出不窮。2022年台灣兒童事故案件中,車內及屋內反鎖案件暴增4.1倍;美國每年平均有38個15歲以下兒童死於車內反鎖!長時間處於密閉的車內可能使弱勢族群造成中暑、缺氧窒息或生命威脅。因此,我們決定先從窗簾著手改善,因為窗簾是陽光從窗戶射入的第一個屏障,本研究為解決室內的高溫環境,以「管狀窗簾」為填充容器,添加六種涼感物質,探討其阻熱及散熱效果。研究結果為:碳化矽管簾的阻熱效果最好,而奈米銀管簾具最佳的散熱效果。未來,希望能應用於日常生活中,例如:車輛隔熱材料、建築的隔熱材料、熱保溫杯具、冷凍食品包裝、電子產品散熱材料等,以達到節能減碳目標。

管道狀態對於地熱發電效率的影響

本研究是在參訪臺東金崙地熱發電廠時,了解到在抽取與回灌的過程中,地熱管路的安裝的狀態與管內的氣泡會影響馬達抽水的效率,如果可以瞭解相關變因的影響,便可以排除不利的因素,增加發電的總效率、降低成本。我們以此作為研究主題,探討地熱管路轉彎的次數、氣泡、水面高度差對於總效率的影響。研究結果發現:在馬達之前注入氣泡流量雖然不多,但對水流量有很大的影響,如果要增加地熱發電的總效率,建議抽水馬達可以設置在抽水井較深處的地方,壓力大,溶解較佳,比較不會有氣泡產生。

辛克曼的難題—Z形棋的挑戰與擴充

我們從數學遊戲書裡發現西洋棋名家辛克曼發展予以解析並得到擴充結果如下: 一、使用P3V型、P4Z型、P5P型、P6R型與P3I型,以K移動位置作為橋接點VBr,我們找到k值作為多階段移動結果組合數可得到最少移動總次數。 二、複合路徑圖以重圖為主,是EQ和El兩種路徑複合圖。 三、4點配置BR,當弧形邊數EQ≥2,弧形邊可以視為B-K型組路徑,階段中直線數El≥2則可以視為R-K路徑。度序列衍生路徑組合若EQ≥2優先配置B,El≥2優先配置K。 四、P6複合路徑圖的正例所有點都符合DS≥2,反例特徵係每張圖至少有1點DS=1,可2B2R、3B1R、1B3R、4R,3B1R配置條件EQ≥3,2B2R配置條件EQ≥2,1B3R配置條件EQ≥1;但若圖中有2點DS=1且EQ=1,僅能配置4R。

騎士變奏曲

騎士過城堡是一款棋盤模式的電腦遊戲,棋盤是由14格棋盤格組成之圖形,以騎士棋的斜日式走法,選擇棋盤格上的任意棋盤格作起點,跳完棋盤格上的14格棋盤格,每個棋盤格子僅能跳一次,跳完全部棋盤格回到起點即過過關。研究動機是希望能找出符合過關條件的其他棋盤格圖形以增加遊戲樂趣。研究目的在5X5與6X6的棋盤格範圍內,探討以「基礎圖形擴張法」找出其延伸的棋盤格圖形,與圖形中具多條可解路徑之規律性。研究過程中下指令Chatgpt生成Python程式碼,跑出基礎圖形延伸之棋盤格路徑。研究結果在5X5以8格基礎圖形其延伸圖形有14個、5X5與6X6以6格基礎圖形其延伸圖形分別有306與14535個,而圖形的中多條可解路徑由1-多條主迴圈與1-2條次迴圈所構成之規律性。