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第65屆--民國114年

榕樹葉裡的鑽石-探討鐘乳體的形成與應用

本研究針對校園榕樹植物葉片中的石囊細胞、鐘乳體,探討其結構特徵、物種差異、發育過程、環境影響與中和酸雨的潛力,並使用ImageJ進行測量、量化分析。首先,顯微觀察不同榕屬植物的鐘乳體結構差異、不同年齡葉子的鐘乳體發育過程。接著探討不同環境因子對鐘乳體形成的影響。最後,測試不同榕樹葉片對酸雨的中和效果,探究榕樹枯葉促進小白菜種子發芽與生長的效果。結果發現,鐘乳體要到半成熟葉才發育,到老葉就發育完整;不同的土壤酸鹼值、光照強度與光合作用,會影響鐘乳體的形成;利用鹽酸溶解和鈣濃度測試,驗證其成分為碳酸鈣。本研究提供鐘乳體形態、品種差異、發育過程與生理功能的深入理解,並探討其在環境保護上的潛在應用。

探討影響跳舞草側葉擺動的機制

本研究以跳舞草與動物互動的演化關係,探討影響跳舞草側葉擺動因素,了解其小葉擺動背後的機制與生物意義。我們針對光照、音頻、溫度、電流干擾及大葉處理等條件進行實驗設計,亦使用自製的植物電壓感測器測量電位變化。結果顯示,跳舞草小葉在溫暖、光照充足、高頻音環境條件下,擺動速度加快、振幅增大。進一步分析顯示,小葉擺動與葉枕的電位變化有相關,且外加電流會干擾使其擺動速率變慢。大葉遮光會降低小葉擺動速率,而摘除大葉則會提升擺動速度。綜合實驗結果,推測跳舞草的擺動機制除受環境影響外,也是一種生物演化策略,用以模擬昆蟲活動以吸引掠食性動物,有助於驅離害蟲。且進一步揭示跳舞草葉片運動的電生理基礎與可能的生態意涵。

探討特定因素對馬倫哥尼效應的影響

本研究探討乙醇水溶液滴入沙拉油中之液滴分裂行為,分析液滴滴落高度與有限邊界對液滴分裂行為影響。研究液滴擴散最大、分裂完成與分裂後兩分鐘的最終狀態,並修正反應時間模型。結果顯示,滴落高度越高擴散範圍與分裂液滴數量增加,最大擴展直徑呈U型變化,反應時間於中間高度(約10cm)出現局部最小。邊界越大時分裂更完整,液滴平均面積較小,邊界過小則影響母液滴為維持最小表面能而收縮、分裂的速度,使反應時間增加。首次提出液滴內縮機制,觀察到液滴分裂未完成即出現內縮(TypeII現象),由乙醇與水揮發差異導致擴散接著內縮形成圓環,為文獻未提及之新現象。整體結果補充液滴分裂行為,未來可應用於微流體與表面張力相關研究。

排灣族吉那富(cinavu)包葉與漢人粽葉的特性探究

本研究比較排灣族傳統食物「吉拿富」(cinavu)所用的假酸漿葉、克蘭樹葉及月桃葉與漢人包粽使用的竹葉、竹籜等五種葉子的特性,並以料理紙作為對照組。我們將五種葉子進行葉子的構造觀察、承重實驗、保溫實驗,另外針對假酸漿葉與克蘭樹葉這兩種葉子進行抗氧化實驗與乳酸菌培養實驗。 承重實驗顯示料理紙、竹葉及竹籜能承受超過2500克的重量;保溫實驗顯示月桃葉在最終溫度是所有樣品中最高者。 值得注意的是,在抗氧化實驗中發現在100mg/ml濃度下對自由基的清除率,維生素C是92.1%,克蘭樹葉是126.2%;維生素C是88.1%,假酸漿葉是124.3%,這兩種葉子的抗氧化力都遠高於維生素C;乳酸菌培養則發現克蘭樹葉有促進乳酸菌生長的效果,這兩個結果是本次研究的重要新發現。

造橋大師!(義大利麵線橋)

利用家中常見「義大利麵」進行一系列「造橋大師--義大利麵線橋實驗」,看看「義大利麵線橋-樑柱材質」、「義大利麵線橋-樑柱粗度」、「義大利麵線橋-橋樑距離」、「義大利麵線橋--底橋間隔」、「義大利麵線橋--橋墩避震種類」、「義大利麵線橋-椼橋結構」等方向研究,可以讓「造橋大師--義大利麵線橋」成為負重之最佳組合。

「纖纖吸油去」植物粗纖維與石蠟製成複合材料的吸附油汙試驗

雜草被認為是不具經濟價值的東西,而近年來入侵的外來種植物,因為生長迅速且沒有天敵,所以危害了我們自然環境的原生植物,本研究使用稻草與小花蔓澤蘭,將之曬乾 並打碎後過篩出粗纖維,混合石蠟成為複合材料,試驗材料吸附油汙的效果。結果顯示,粗纖維與石蠟混合比例較高的1:3時,因為有更多的石蠟使材料穩固能吸附較多的油汙,稻草組的平均吸油汙量為7.19g,小花蔓澤蘭組只有3.25g,為同比例的稻草組的64.3%,稻草組的平均飽和比為1:3.22,吸附油汙達到最高8.07g,小花蔓澤蘭組的平均飽和比只有1:2.60,吸附油汙重只有4.72g,為稻草粗纖維的58.5%。未來將研究此複合材料應用於生活上的吸附油汙,或利用複合材料在其他領域上來提高雜草附加價值。

天磁地力能合-創新磁浮動力輪的奇幻之旅

現今運輸與物流系統消耗大量能源,造成高碳排放。本研究開發創新磁浮動力輪,旨在降低能源消耗並提升運行效率。研究結合三大核心技術: (1) Bedini馬達電能回收,延長續航力; (2) 慣性滾珠旋轉能,減少電力消耗,提升效率; (3) 側邊磁浮導引系統,減少摩擦,提升行駛平穩性。 實驗顯示,Bedini馬達能有效回收電能,慣性滾珠使行駛距離提升31%、側邊磁浮導引讓滑動阻力下降16%,且能減少晃動,提高穩定性。本設計具模組化與延展性,未來可應用於智慧物流、無人工廠與綠色交通系統,是具前瞻性的節能推進技術。

黑白猜一猜,AI來分開─圍棋AI自動分類機

本作品結合積木、馬達機械結構與AI技術自製「圍棋AI自動分類機」,將黑白子分類收納解決下完棋後沒人收拾的問題,我們以自動麻將桌概念為發想,設計9項不同實驗,首先以不同裝置測試棋子掉落方式,發現賓果滾筒能有效控制棋子一個一個掉落,其次大量拍攝不同燈光環境下黑白子照片,以Label-Studio進行影像標註,撰寫Python程式訓練AI影像辨識模式並控制伺服馬達轉向,使黑白子依辨識結果正確分類至棋盒。結果顯示「圍棋AI自動分類機」分類正確率高達99%,此外我們也應用於盲用圍棋,協助視障學生收棋,提升下棋便利性與學習意願。本作品不僅展現AI應用於日常生活創意實踐,也呼應SDGs中促進優質教育目標。

麥芽糖遇到愛-黏滯性阻尼器應用建築物減震效果

本研究利用自製地震模擬器,自製彈簧阻尼器、麥芽糖黏性阻尼器,自製模型屋,手機震動APP檢測X、Y、Z軸最大加速度,作為阻尼器減震效果的優劣,實驗結果:彈簧阻尼器彈性較高,無法完全吸收震動能量,因此減震效果有限。黏滯性阻尼器對模型屋 減震效果:1支黏滯性阻尼器震動大時減震效果較佳,最大加速度減震36.20%,黏度低優於黏度高。2支黏滯性阻尼器配置X型,在X、Y、Z軸與最大加速度4項,最高可減震56.29%,27.55%、57.80%、53.06%。對鋼骨結構模型減震效果:配重220克最大加速度減震23.83-33.38%,不同配重差異性不大。不同樓層最大加速度五樓的減震最佳28.79%-35.52 %。裝設1、2支阻尼器减震效果19.88%-29.99%,並非裝設越多阻尼器減震效果越佳。

書謀話策──論乘法賓果的玄機與妙算

本研究探討乘法賓果雙人對戰遊戲的設計原理與對戰策略。 探討問題與獲致結果如下: 一、正整數1~c兩兩相乘所得乘積總個數,找出計算公式。≤500只有7個c恰可組成正方形棋盤。重複的乘積,其最大質因數≤𝑐/2。 二、由棋盤邊長n和m數連線,可計算出棋盤各位置的賓果組合數量、及可與之賓果的位置數量,且可判斷合適的m值。 三、按照數字大小排列邊長≤6的完美棋盤,都是先手較占優勢的不公平棋盤。對戰策略包括:取得棋盤中央位置、選擇平方數、賓果係數較高,考慮可連跳乘積數的相關性質、倍數位置分布等。 四、設計公平棋盤並用不同方法驗證。 五、編寫程式,找出可排成較大正方形棋盤的數,且模擬隨機對戰,找出雙方勝率,以驗證棋盤的公平性。