全國中小學科展

第48屆--民國97年

車床上的第三隻手-磁力定位座

於車床工作中,如何能更快且精確的完成所要求品質之工件呢?本次研究是希望藉由不同的定位方式與工件夾持的長度來探討工件中心軸線偏轉程度的關係。研究過程中先探討問題之所在,再尋求可解決的方法,進而實驗與測試,並記錄其結果。測試中以一般夾持、靠置尾座心軸端面與磁力定位座等三種方法與夾持工件的不同長度分析比較其中之關係。經測試後得知,夾持長度是影響中心偏轉度最大的關鍵,若再配合磁力定位座吸附工件,更能增加車削後之精確度。磁力定位座上的同心圓可快速將工件定位於中心上,可減少定位之時間,並可使薄工件(厚度約6㎜)亦能定位於夾頭上車削,真是不錯的附件,尤如車床工作中的第三隻手,可助我們定位時的一臂之力。

醉不上道之安全裝置

酒醉駕駛已經立法禁止很久了,罰金也很重,然而,人們還是ㄧ直重蹈覆轍,新聞報紙還是天天上演。為什麼呢?因為法律只是被動的,酒醉的人都很倔強不承認自己酒醉,往往會存著僥倖的心理,不可能那麼倒楣被抓到,往往悲劇就在此時發生。所以只有被動的禁止是不夠的,汽車製造廠應該裝備更有強制性的裝置,來杜絕酒駕對社會的危害,減輕不必要的災害。本設計是利用酒精濃度感測器,來感測駕駛者酒精濃度,是否超過法規標準(吹氣濃度0.25g/L)。但為避免駕駛者的投機不吹酒測器,所以再加上壓力感測器來確定駕駛者是否真的對吹嘴作出吹氣的動作,若吹氣濃度在標準值以下,則啟動系統允許駕駛人發動引擎、若濃度超過標準,則啟動系統失效,駕駛人只能酒醒或請沒有喝酒的人才能開車發動引擎。

瘋繩綁--我的鞋帶不鬆綁

鞋帶的綁法很多種,我們平常並不在意,但是掉鞋帶這件小事卻常常影響到我們,\r 除了浪費時間,還會造成運動阻礙,甚至危害安全。所以,我們決定調查及統計各種不\r 同的學生運動鞋鞋帶綁法,試著找出既方便又不容易掉的優良綁法,再試看看能不能通\r 過我們設計的嚴苛測驗,讓我的鞋帶再也不鬆綁了。

雄蟻先成之矛盾與現實

本研究主要在探討不事生產的雄蟻,為何會違反漢彌爾頓定律,而在生殖季節前就提早出\r 現。我們除了觀察雄蟻先成的時間及原因外,還要進一步討論雄蟻的地位及其對蟻巢的影響。\r 從研究結果發現,雄蟻確實是會在生殖季節先產生,且數量會在生殖季前一年的冬天達到高\r 峰。雄蟻先成的情形在山蟻亞科中最為明顯,且食物多寡、聚落大小等因素都會影響其雄蟻先\r 成;而管琉璃蟻(Ochetellus glaber)的工蟻會在沒有蟻后存在的情況下,自行產下未受精卵。\r 先成雄蟻在蟻巢中的地位僅高於工蟻,並會隨著蟻巢生存壓力的增加而逐漸下降,最後工\r 蟻甚至會透過各種弒親行為來調控雄蟻的數量進而減少蟻巢的負擔。雄蟻先形成除了能確保在\r 非生殖季時蟻巢基因的延續以外,還能提早為生殖季的來臨做準備。

嘆為觀紙~常見紙類的承載重量分析

紙是日常生活中常見的物品,舉凡報章雜誌或日曆等的材質都是紙,但一張紙能承載的\r 重量有多大,幾乎沒有人可以講出很明確的答案,我們就以這樣的概念和想法,來設計四大\r 類的實驗:(1)紙張重量測試;(2)紙張載重測試;(3)沾濕烘乾後之紙張載重測試;(4)紙張載\r 重後之擺動強度測試。想從中了解不同紙材承載重量是否會有明顯差異,最後發現到牛皮塑\r 膠紙袋的承載能力最強,而手把洞口愈小或離紙張邊緣愈遠的,其承載能力會有明顯增加;\r 另沾濕烘乾後之紙張載重測試,除亮面海報紙承載重量略降外,其它印刷宣傳單、大賣場DM\r 目錄紙和報紙都略為提升。雖然結果發現,環保紙袋的可行性及實用性並不高,但從這樣的\r 實驗中,我們體驗到紙的承載能力,並沒有想像中那麼脆弱。

以銅為鏡可以正硝酸

找出由銅與硝酸產生之NO2、NO 的量,因NO 一碰到氧氣會馬上反應成NO2,所以要測定得在真空中進行,最簡單的方法就是使用可以直接對氣體做定量分析的儀器,但由於儀器過於昂貴,且在高中實驗室裡若想從氣體去定量氣體產物的量幾乎是不可能的,否則就得忍受極大的誤差,於是我們尋求簡單、易懂、可信度頗高的方法來測定NO2、NO 的量,試圖觀察硝酸濃度和溫度與其產物之間的關係。同時以金屬鋅作為一個反應的對照。選擇鋅片是因為書中所提及的鋅與硝酸反應過程,總是只有銨根單一種產物,於是摻雜幾許懷疑的成分,以鋅做了實驗。結果意外發現反應之下也會產生NO2及NO。

生命中不可承受之「重」--重金屬誘導萌芽的綠豆根部產生

我們觀察重金屬對萌芽後綠豆根與莖的生長,發現銅離子的抑制效果最為顯著,而鋅離\r 子在低濃度下對植株的生長抑制較弱,而影響植株的部位而言,以根部的抑制成效最大;重\r 金屬的處理會抑制過氧化氫?的活性,以Evans blue、DAB 及NBT 染色的結果也印證重金屬\r 的處理後會造成根部細胞過氧化氫及超氧化物陰離子的產生,並造成細胞死亡的情形。

太陽能滅蚊燈

近年來隨著科技進步,工業的污染越來越嚴重,造成全球暖化、溫室效應…等環保問題、原來只存在於熱帶的病媒蚊慢慢傳播出去,造成登革熱越來越嚴重,病毒藉由病媒蚊子的叮咬傳染開來,而這些病媒蚊都生長於積水容器、廢輪胎、花盆、水槽、冰箱底盤…等,造成了許多人生命、財產的威脅。然而,現今市面上有許多的防護設備,像是補蚊燈、電蚊拍、殺蟲劑…等,並不能完全的消滅這些病媒蚊,人們大量使用殺蟲劑還有可能造成蚊子基因突變,產生出抗體,反而造成了反效果。我們所設計的太陽能滅蚊燈,特別利用昆蟲的向光性,蚊子喜愛燈光的波長,再加上綠色能源太陽能來進行能量轉換,達到節能的效果,將病媒蚊加以消滅,進而減少登革熱的病例發生,維護大多數人們生命財產的安全。

老菌新希望──談以Pseudomonasmendocina菌株降解污染

本研究發現採自中石化安順廠之污染土壤、乾淨土壤以及製備土\r 壤中有微生物的生長;由文獻資料得知Pseudomonas mendocina\r NSYSU(簡稱P. mendocina)即來自中石化土壤,具有降解五氯酚的能\r 力,於是利用此菌進行PCDD/Fs 降解試驗,結果顯示約21 天PCDD/Fs\r 即有明顯降解,並分析出降解OCDF 的反應級數較OCDD 為小。同\r 時觀察到P. mendocina 在汞污染之戴奧辛土壤中,可達50 ppm 之高\r 汞耐受度,並進一步降解戴奧辛化合物。\r 我更以標準品成功地發現P. mendocina 對於戴奧辛類化合物有更\r 明顯之降解效果,約12 天即有樣品幾乎完全降解,且降解最明顯的\r 2,3',4,4',5,5'-HxCB 反應級數約屬0 級,即以一穩定的速率進行降解。\r 由研究結果,明顯看出P. mendocina 菌株雖是為人熟知的菌屬,\r 但我們卻賦予牠新的功能與希望,為人們開發出以生物復育改善污染\r 環境的一種新方法。

泡茶定時裝置

在泡茶的過程中,往往會遇到某些因素,造成無法在茶的黃金時間內把茶水濾出來,使茶水內形成許多有害物質。使用特殊的泡茶定時裝置,除了有原本的茶杯、杯蓋之外,在杯蓋上多加了機械式的定時裝置讓茶可以定時泡好。根據泡茶專家指出,茶水經過一段稍長的時間後會產生有害物質影響人體健康,為了掌握沖出茶水的黃金時間,讓許多人投入鑽研茶具的工作。市售的自動沖茶器具種類很多,各有不同的便利性或特色,但泡茶的時間控制仍有待人為的操作,本組人員更發現到一般人很容易忘了把沖泡好的茶水濾到下層的茶杯裡,造成茶葉浸泡在熱水中太長的時間,本研究結合彈簧、齒輪、傳動軸,設計一個自動控制的機械結構,有效掌握沖泡茶的時間。