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國中組

酸雨來了我知道─酸雨警報器

本研究係利用電解質導電之原理串接一電解槽、一顆以上十顆以下之電池及蜂鳴器構成一個能警示 pH5 左右的酸雨的警報系統。針對電路中的電阻、電壓、電流等參數進行分組測試與討論,找出其中最適當的組合,以進行酸雨監測。由結果顯示,蜂鳴器之基本功率為 0.1W,在 pH 值為 3 左右時以銅片作電極 12V 電源所產生的功率為 0.053W,碳棒則為 0.036W(此時蜂鳴器已會運作),但因銅片所產生的功率較高所以電極部份就選用銅片;而在 pH 為 4 時所產生的功率僅有 0.004W(此時蜂鳴器不會運作),為了使電源產生的功率符合蜂鳴器之基本功率區間範圍(0.05W),電源則是選用 90V 電源。由測試的結果定義本系統的規格為 DC-90V,0.05W,運作的 pH 最高值為 4 左右。此外,由溫度對導電度的測試中得知,在 15~35℃的溫度範圍內,溫度對本系統不造任何成影響。另外,為增加本系統之實用性及方便性,可於電路中加裝一安培計,根據安培計電流的讀數準確計算雨水的 pH 值。由實測的結果發現,汐止地區降酸雨的機率高達 78%,故應盡量避免淋到本區的雨水。

剪與摺的藝數

本研究旨在探討剪紙書及網路上介紹六摺與十摺摺紙摺法的正確性與角度的差異性。我們利用30°-60°-90°三角形的邊長比與黃金三角形衍生出的直角三角形其中一邊與斜邊比為1:√5-1 這兩個性質分別來驗證六摺摺法及十摺摺法的正確性。而後我們證出剪紙書及網路上介紹之摺法均未能摺出正確的角度,並研究可摺出正確角度的摺法。最後我們測量正確與錯誤摺法所摺出的角度,利用Excel比較與分析幾種摺法之差異,並探討影響角度正確性的因素:除摺法本身正確與否,還有色紙的大小及厚度、摺紙過程是否準確、步驟多寡等。

廢棄腳踏車~重生!人工智慧的應用研究

三年來我們推動【廢棄腳踏車~重生】公益活動已經回收了七百輛腳踏車! 本研究進一步結合人工智慧,做了一個FB聊天機器人: 民眾只要提供地點、照片就可以完成舉報,並利用遊戲化鼓勵民眾參與。 本研究做出了下列三個全台首創的AI應用: 1.辨識廢棄腳踏車: 利用Google Vision API結合人工智慧類神經網路,判斷民眾上傳的照片中是否有廢棄腳踏車。 2.門牌辨識: 人工智慧結合Google Vision API及Google Maps API,從門牌照片解析出地址。 3.案件評分: 人工智慧根據各種數據判斷舉報案件是否真實。 經過反覆實驗訓練,它幾乎與人類專家所做的一樣好! 本研究進一步歸納實驗成果,提出「2-4個隱藏層、每層5-20倍輸入項目的神經元數量」的MLP最適配置,可以廣泛應用於未來相關領域。

擴充式多功能發電機之效能最佳化分析

地球持續暖化,綠色能源的發展迫在眉捷。我們拆解了廢棄吊扇,利用線圈組件製作綠能發電機。在研究的過程中,我們的發電機每一層線圈可產生約60VP-P,約20Vrms的電壓。接著我們將兩層線圈串聯起來,所產生的電壓是一層線圈的2倍,可產生約115VP-P,約40Vrms的電壓。 因此,我們將發電機設計成「直立式可擴充」的裝置,未來也許可以串聯3個線圈、4個線圈,甚至更多,可無限擴充。我們的發電機也是多功能的,不但是風力發電機,也可以是水力發電機,我們甚至發展了模擬洋流發電的構想,相信不久的未來,我們的創意一定能夠實現。如此就能夠避免核電廠災害性的威脅,也能減少火力發電所產生出的二氧化碳,降低PM2.5對生態環境所造成的危害,讓地球的壽命延長。

是晴天霹靂還是雷雨交加?

本研究探討閃電的發生與環境變因的關係,主要可以分成兩個部分:第一部份我們先分析各地的落雷閃電發生次數,比較不同季節、地形、地理位置及不同天氣狀況,例如冬季冷鋒過境時的鋒面雨、春末夏初5月到6月的梅雨季、夏季8月西南氣流強降雨事件中的閃電次數,並依當時環境因素進行推測。第二部分,我們進行有關閃電的模擬實驗,在封閉的保溫玻璃箱中試著改變不同的溫度和濕度,對實驗的結果進行討論、分析,找出影響閃電發生的環境因素。

減震行不行-論改變地基密度分布的減震效果

本研究旨在利用地震波在通過介質後的干擾性質,改變建物地基密度分布以減輕地震的地表振幅。本研究中分別以自製程式進行地震波數值模擬,並利用實際地層模型進行震動實驗,驗證此構想的可行性,並找出最佳地基密度分布。 模擬程式以利用簡化的力、加速度、和質點性質的關係,進行地震波表面現象的模擬,將結果繪製成3D圖表觀察其地層變化,並比較出減震效果最佳的密度分布。實體模型根據實際地層資料製作,利用國家地震中心的地震機台模擬真實地震的地動情形,與程式結果比對。結果顯示與數值模擬的預測相符,在現實中也可減震。此工法可實踐在城市中,與有抗震工法相比,具有可針對大範圍減震的優點。也可與其他抗震工法互相搭配提升減震效果。

「紙」能生電?!—自製薄膜電池效能分析

本研究利用自製輕薄且方便的薄膜電池,以鋅粉及鋅膠帶為負極、二氧化錳為正極,探討影響電池電流及電壓的因素,並製備可串聯的薄膜電池。目前研發之最佳電池單顆電壓已可達1.5V,當使用酸性的氯化銨電解液時,電壓優於使用氫氧化鈉之鹼性電解液電池;而電池負極採用鋅膠帶時,電壓及電流也明顯高於使用鋅漿料之電池;電極間距所取寬度為3.5mm之電池的電壓及電流最高;而當電極本身寬度為0.5mm時,電壓於數據中顯示為最高。進一步將電池串聯後,發現兩顆電池已可驅動基本電子元件,而串聯五顆電池之電壓平均更可達7.3V,效益與市售電池相仿,但所占體積卻輕薄許多。本研究未來將繼續探討影響薄膜電池的各種因素及在生活中的可應用性。

由化學反應速率的測定來看在溶液中運動速率的分配

在理化課本 18-2 的實驗方怯,只能測定在不同溫度下化學反應從開始到反應結束所需的時間,也就是只能測出全程化學反應的平均速率,但不能測出在反應過程中各期間的化學反應的瞬時速率,亦就是,在某一時間內到底有多少分子已發生了反應。 在做 18-2 實驗時,也往往發覺硫代硫酸鈉與鹽酸在反應開始和終結時,其反應的快慢似乎有點異常,因此設計適當的實驗方汰來測定反應過程中各期間的化學反應的速率。

推動搖籃的手?瓶蓋反轉之謎?

在科學園遊會上,看到人個名為「灌籃高手」的攤位,放了十來種的瓶蓋,玩法是看誰能將瓶蓋準確投入水中的圈內。我們不由自主地被這種遊戲吸引住了,也試著丟丟看。這時,奇特的事情發生了:有些瓶蓋會沉,有些會浮,有些到中途會搖晃,最感到驚訝的,莫過於是一個原來會順轉的瓶蓋到底部卻逆轉。驚奇的心情下,促使我們對瓶蓋反轉的原因展開研究。

光纖網路連連看

某日看到一建立光纖網路的題目,發現這個題目和實際應用有些關聯。於是我們先從畫圖列出所有可能的種類,並從各城市連結的關係推得城市數和所有可能數關係: N(n+2)=3N(n+1)-N(n) ,(n≧1 ,n為自然數),再利用遞迴數列得到其一般項,並且由數學歸納法證明:N(n+1)=1/√5*(x1n-x2n), (n≧1,n為自然數,其中x1=(3+√5)/2, x2=(3-√5)/2。再來,我們將標號差推廣至差≦3,發現這比原題目複雜很多,因此我們把K(n)分類為A(n)+B(n)表示(其中A(n)為從K(n-1)延伸之可能種類,B(n)則為由n號城市必與n-1,n-2,n-3號3個城市相連而成之網路) K(2)=1=A(2) K(3)=3=A(3) K(4)=16=A(4)+B(4),其中A(4)=15,B(4)=1 K(5)=75=A(5)+B(5),其中A(5)=72,B(5)=3 K(6)=335=A(6)+B(6),其中A(6)=325,B(6)=11 K(7)=1485=A(7)+B(7),其中A(7)=1439,B(7)=46 但經過重重討論,仍然沒有一個好的結果。