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第64屆--民國113年

好宅—菜宅擋風模型研究

「菜宅」是澎湖人因應冬季強勁且挾帶海水飛沫的東北季風,建來防風種植的設施,而菜宅有不同樣式與尺寸,哪個擋風效果更好?風吹到菜宅又會怎麼變化? 透過製作風向計、風向觀測架、風洞、菜宅模型與研究台,我們測量看不見的空氣。利用塑膠瓦楞板和水管製作壓縮比1.4倍、開口40cmx40cm的風洞,能讓工業電扇吹出風速3.9m/s~4.2m/s的相對穩定風源 。 牆面改變氣流,在不同支流交互作用下能在牆後產生逆向風和風無區,較高、較寬的牆面效果愈明顯,另外,具延伸牆的ㄇ字型和長方形菜宅,能阻擋側風吹入,也能阻擋側面支流進入菜宅,而改變迎風牆後的無風區和逆風區範圍。 據本實驗,在逆風區最遠處搭建第二道牆面(長方形菜宅)能產生最大無風範圍,增加種植面積。

網演水現:捕霧網集水效果研究

捕霧網技術是多霧有風地區經常用來解決水資源不足問題的方法。過去研究認為不鏽鋼是集水效果較佳的材質,而實際生活中考量成本則通常使用尼龍材質。本研究認為同為金屬且成本和取得難度都較低的銅以及永續環保材質木麻黃也相當具有潛力,因此本研究設計實驗驗證兩者的集水效果,經與不鏽鋼和尼龍對比,發現結果毫不遜色;另外,本研究又探討了不同層數和安裝配置的影響,發現雙層完全貼合的網子具有最佳集水效果。最後本研究對這些現象提出解釋,並提出未來研究展望。

「碘精之比」— 以手機光感應器比色法測量三碘陰 離子生成反應的平衡常數

本研究欲改良常見的比色法實驗,以手機光感應器做為主要測量反應I2+I-→I3- 平衡常數的工具。共使用三個方法:硫代硫酸鈉滴定法、光譜法及手機光測法。滴定法以硫代硫酸鈉將I2還原成I-,求得平衡常數約為710。而光譜法則是將不同濃度的碘化鉀溶液代入等吸收點總濃度與吸光度的檢量線,求其平衡常數約為660。光測法以phyphox測量溶液照度,經檢量線換算總濃度,再計算出平衡常數為704~775,手機光測法最佳化感測條件後的優勢為可得到高精確、高準確和再現性高之平衡常數,且儀器取得便利、易架設,少許溶液即可測量,期許之後可用以改良高中傳統比色法實驗及實際應用在生活上。

烤出滿滿的幸「芙」〜探討泡芙空心的秘訣

影響泡芙空心的因素有澱粉糊化和筋性、配方水分和油脂含量及烤溫。本研究發現奶油、水、麵粉和蛋液最佳比例為1: 2: 1.67:1.75。麵糰糊化後應降溫至60℃以下再分次加入蛋液,4份食材蛋液量200克的麵糊拉伸力可刮起呈倒三角形(約4公分)為最佳狀態。澱粉蛋白質成分越多麵糊吸水量越高,低筋麵粉泡芙中空狀態最佳,高筋麵粉泡芙支撐度最高;油脂越多泡芙中空高度越小,支撐度越大。增加蛋液量的泡芙支撐度最佳。麵粉和蓬萊米粉比例4:1的泡芙中空高度最大;三種米穀粉以蓬萊米粉泡芙中空高度最佳,可取代麵粉製作空心泡芙,其奶油、水、米粉和蛋液最佳比例為1:2:1.67:2.37。麵粉和色粉比例為49:1的泡芙中空高度較佳。需分兩階段烤程讓泡芙上色均勻。

嚴陣以待:詐騙情境與年齡之探究

當代社會被詐案例與金額屢創新高,儼然是當代社會必須重視的犯罪手法。本研究編製常見詐騙手法具體情境,經線上問卷施測回收數據,進行因素分析與迴歸分析。發現人際關係與情感相關詐騙議題的吸引力會隨著年紀增加而逐漸降低;而財富、名聲累積相關詐騙議題則隨年紀漸長,被吸引的可能性增加;工作與競爭相關詐騙議題和年齡的關係,則呈現兩個趨勢,年紀較輕的區間,對這類議題受關注的程度隨年紀增加;但年紀較長的區間,受關注的程度則隨年紀降低。無法統一歸類的詐騙議題和年齡間並沒有顯著的關係,可能因為影響是否關心這些議題的特質都與年齡無關。本研究整理出不同人生階段可能較為關注的詐騙類型,期對詐騙防治宣導等實際措施有所啟發。

語音模型逆向攻擊實現與分析

本研究中,我們對模型逆向攻擊在語音辨識系統中的影響及風險進行深入分析。隨著Siri、Google Home等智能助理設備在日常生活中的廣泛使用,其語者辨識系統的安全隱患引起了我們的注意。本研究目的在於深入理解模型逆向攻擊的運作機制,並探討其對語音辨識系統的攻擊效果。我們透過實施多樣化的攻擊策略,對不同的模型架構和數據處理方法進行了評估,並對人聲與非人聲的數據集進行了攻擊效果的比較。此外,我們亦實現了基於差分隱私的防禦算法,在多數模型架構下達到接近50%的防禦效果,顯著提高攻擊代價。研究整體揭示了語音辨識系統在面對模型逆向攻擊時的脆弱性,並藉由實驗分析推論出可能的防禦策略,期待能通過策略來增強模型的安全性。

從正方形內接四十五度的三角形談起

本研究源於一道常見的正方形內接三角形的動態幾何問題。我們考慮對角線,先刻劃出兩個動態的△𝐴𝐸𝐹與△𝐴𝑀𝑁之面積比值恆為定值,並且巧妙構造輔助線,利用純幾何方式證明共圓的動態四邊形 𝐸𝐹𝑀𝑁 的圓心軌跡為等軸雙曲線。為了一般化推廣,我們依序設定了等長、半角等條件去探討,實驗了長方形、菱形、直角箏形等,有趣的是,我們發現其兩個三角形面積比為定值的幾何結構是兩組四點共圓,並非等長或半角。值得一提的是,為了刻劃一般化的箏形中的圓心軌跡,我們先建立了菱形的模型,再給出箏形與菱形的對應模型,成功證明其圓心軌跡也是雙曲線。本研究將常見的幾何問題循序漸進地深化,刻劃出內在結構且給出獨特且有趣的成果。

一甲子風雲

全球暖化正威脅著人類生存的環境,西北太平洋海域的颱風60年來似乎也發生一些變化,我們分析1961-2020年有關颱風的各種資料,發現各種結果與專家的預測不盡相同;全球暖化、大氣海洋升溫造成太平洋副熱帶高壓勢力擴張,使得颱風生成數量減少、颱風生成位置偏移並影響颱風路徑與登陸地點;而且強颱數量減少、颱風生命週期變短也使颱風破壞潛力變弱;大氣暖化升溫對颱風的負面影響超越海洋升溫對颱風的正回饋。但近年來超級強烈颱風的機率卻增加,當超強颱風過後海水會降溫、不利颱風再生成使颱風數量再減少。

探討咖啡葉萃取液對α-澱粉酶活性之影響

本研究探討咖啡葉的萃取液對α-澱粉酶活性之影響,分別檢測α-澱粉酶於兩種溫度、4種不同來源、28種自製咖啡葉萃取液,及一系列濃度之純綠原酸、純咖啡因、純芒果苷、純槲皮素和純EGCG環境中所產生之葡萄糖含量,用以評估α-澱粉酶之活性。實驗結果顯示,4種不同來源之咖啡葉萃取液,均對α-澱粉酶活性有抑制效果,其中以C牌抑制效果較佳。另外,咖啡葉會因不同生長位置、成熟度影響其對α--澱粉酶的抑制效果,其中以經揉捻、布球揉、解塊之咖啡嫩葉所製之萃取液對α-澱粉酶抑制效果最為顯著。再者,純綠原酸、純芒果苷、純槲皮素和純EGCG皆會抑制α-澱粉酶活性,且其濃度與抑制效果呈正相關,且彼此間均有協同作用。

跳躍圈躍起與滑動的力學條件分析

本研究探討跳躍圈躍起與跳躍圈滑動的力學條件。首先以剛體力學理論導出平面與斜面上跳躍圈躍起的條件,我們使用雷射切割機自製圓環並以強力磁鐵當作加掛重物,在平面與斜面上進行實驗,手機錄製影片後使用Tracker進行分析,確定跳躍圈躍起的條件γ∙ac∙cosϕ>g與實驗數據吻合。此外在影片中發現跳躍圈在躍起前,會先從純滾動變為滑動,此一現象稱之為純滾動破壞,我們也以剛體力學理論導出了斜面上跳躍圈從純滾動變為滑動的條件,手機錄製影片後使用Tracker進行分析,確定實驗數據與理論公式相符。