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高中組

溢流切斷裝置之研究

本溢流切斷裝置包含特製玻璃空管、浮子及彈簧。正立時,浮子重力與彈簧彈力合力等於零,因此彈簧完全壓縮呈開啟狀態;傾斜時,浮子重量於斜面之分力變小,使彈簧壓縮量減少,將浮子上推呈關閉狀態。因銅浮子表面μs(0.4152)較不鏽鋼(0.2131)大,較為粗糙,導致開始作動角度較大。為配合浮子作動,選用彈性係數較小之k3彈簧(彈性係數3.119gw/cm),k1(19.567gw/cm)、k2(32.262gw/cm)則因無法被浮子壓縮而不採用。為了加強氣密,挑選出不受浮力影響且密合度高的橡皮球。由流體流量定角試驗可測得不鏽鋼、銅浮子開始作動角度為47.8°、65.3°,完全關閉角度為67.0°、83.1°。裝置完成後,將其應用於生活中,包含:瓦斯桶關閉裝置、垃圾桶關閉裝置、飼料餵食器、水位預報裝置、娃娃車煞車器、水溝蓋防盜器、機車傾倒警報裝置、枴杖警報裝置,共計八項之設計,呈現裝置應用之廣度。

鬼謎藏

我們這次的作品是探討一個撲克牌遊戲-抽鬼牌,其規則如下:一副撲克牌五十二張,外加兩張鬼牌,共五十四張,隨機發牌給二人各二十七張,發完牌後手中的牌同樣點數的兩張必須要丟出,之後兩人輪流抽對方的牌,且抽完牌後一旦手中有同點數的牌就必須丟出;玩到最後,一方手中沒有牌的人為贏家、另一方手中剩下兩張鬼牌的人為輸家。我們的目標是求出拿到各種不同牌型時,贏的機率是多少,最重要的是:找到這個撲克牌遊戲之贏的機率的函數。在求的過程中,我們一開始先畫牌組的樹狀圖並計算贏的機率,觀察機率的值,試圖找出其規律;後來由樹狀圖發現了牌組和牌組之間的遞迴關係,於是我們開始想辦法解遞迴數列,其難度甚高,讓我們苦惱了好一陣子,很高興能堅持到最後,完成這份作品。

圓錐曲線與作圖

尺規作圖定義可作出直線、圓及其互相的交點,而無法完整作出一個圓錐曲線,但在已知決定圓錐曲線的要素時,仍可利用尺規作出圓錐曲線上的點和切線。在圓錐曲線中,給焦點和給五點的初始條件其實是等價的,在參考資料 3 中已找到了給橢圓上五點求出兩焦點以及給拋物線上四點作出焦點頂點的尺規作圖方法;但是其中的證明程度稍高且過於繁雜,我們發現一種簡單的證明方法,並將類似方法延伸至雙曲線。後半部分討論作出圓錐曲線和直線、圓、圓錐曲線的交點的可行性,將尺規作圖應用在圓錐曲線上的情形作一個概括性論述。

停車場導引系統

本研究係針對一般大型停車設施進行改良,利用可程式控制器(PLC)設計程式,使停車場具有引導車輛找到停車空位之功能。設計重點在於改善一般大型停車場內部無法清楚明白指示現有停車空格位置,本作品係在停車場路口設置人機介面( VB), 讓停車者可事先瀏覽有空位的停車格, 在經由地面上或牆面上的LED 指示燈引導車輛快速找到可停車的空位。這樣的作法對於找尋停車位是否能有效縮短時間? 一般民眾對本系統在使用上的方便性為何? 滿意度為何? 亦是本研究所要探討的。 本研究藉由硬體的建置、軟體的設計到實際的問卷調查,證實了這套停車引導系統確實能改善大型停車場內部的停車不便狀況。 本系統主要功用如下: 一、車輛進入停車場時,入口處設有人機介面, 方便讓停車者知道哪裡有空缺的停車格,且裝置在天花板或地板之引導燈隨 二、停車場內部分化A、B、C、D四個停車區域,當A、B、C、D都有停車位時,引導燈全數亮起,假若停車者選擇B區,車輛在經過A區所設置在道路上的感測儀器( 如超音波、紅外線等等)時,則A、C、D區的引導燈會自動熄滅, 在車輛確定停入B區停車格時,B區的引導燈也自動熄滅,藉此達到節省能源之功效。同時,入口設置的人機介面所顯示的停車格顯示此車位已有停車。下一部車輛進入時,系統指示燈再次亮起,以引導後方來車。 三、停車場出入口設置感測器, 用以計數目前所剩餘空位數,作為一旦無空位時禁止後方來車繼續進入。

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。

小狗移動的 3D 模擬及分析

在日常生活中,常常看到許多四足動物移動的方式大致上相似。然而我們懷疑這種移動方式是否對平衡有利,且節約能量,於是想利用電腦 3D 繪圖的技術來分析證明之。

黑鳳蝶兩亞種分類地位與種內分化研究

在國中二年級時,我以蝶類為題參加全國科展,以後我就繼續研究蝶類,在所研究的蝶類中,黑鳳蝶在遺傳與分類上有極高研究價值,亞種間的型態有極端的差異,其中燕尾型僅分佈在日本、韓國兩地,而其他分佈區皆為無尾型(圖一),自75年8月起利用課餘時間到陽明山、台北、埔里、墾丁等處採集無尾型黑鳳蝶,有尾型黑鳳蝶則由日本友人提供,藉著累代飼育來探討亞種間型態、生態上的差異與種內的分化。

迴旋鏢

本實驗以厚紙板為原料,作各種不同的迴旋鏢,改變其長度、中心凹凸程度、傾斜程度、邊緣膠帶的圈數與纏繞膠帶的位置,以捲尺和碼錶量測其迴旋半徑及時間,觀察其飛行軌跡、週期和迴旋半徑之間的關係。由討論數據變化之趨勢,及引進白努利定律、牛頓運動定律來解釋迴旋鏢軌跡變化與力的關係,希望進而了解如何設計出適合各種環境的迴旋鏢。

AB 飛舞 ~ 增進家庭式優酪乳製程的效率

通常家中製作優酪乳採用靜置發酵方式,無法像實驗室或工廠中自動化攪拌、搖晃,所以往往出現乳清分離的現象,既不可口又不美觀。本研究欲解決這些困擾以提升品質,並試圖找出省時省能源的最佳發酵模式。首先探討各溫度下乳酸菌發酵情形,選定45℃水浴六小時為發酵條件。再設計特殊橡皮軟管以分析上下層優酪乳,證實靜置發酵會造成乳酸菌沉澱,下層酸度較高,甚至導致變性凝集。然後根據生物磁性原理,證實乳酸菌分布會偏向N 極磁場。於是透過裝置上方N 極磁力吸引,讓乳酸菌上下均勻分布,上層及下層優酪乳的酸度顯著提高,而本氏液分析也得知總體的糖分也減少,可見乳酸菌分解乳糖產生乳酸的效率提高,且因菌種沉澱造成的乳清分離現象獲得改善。本團隊根據實驗成果研發自製家庭式優酪乳發酵機,大幅提高發酵效率且能兼顧良好品質。

如何在三角形內找一個含給定角且具有最小面積的內接三角形?

過去曾碰到「正方形的內接正三角形」這樣的問題,基於好奇心,便對三角形之內接三角形產生濃厚的興趣,於是開始著手研究。我們的目的是在任意三角形的一邊上取一點,由這點出發,做出此三角形的內接三角形,並求出所有同類型的相似內接三角形之最小面積。