全國中小學科展

國中組

自製磁浮馬達應用於發電機之研究

本組實現一個結合磁浮模組、馬達模組及發電模組之自製磁浮-馬達-發電實驗平台Maglev-Motor-Generator (MMG),探討法拉第定律及摩擦力影響。首先,將實心圓鋁柱加工製成感應-同步合一的同軸轉子,再將強力磁鐵崁入圓鋁柱轉子表面及兩端,並藉由下方固定磁鐵斥力達到磁浮懸空之目的。另外,透過變頻器驅動定子旋轉磁場帶動磁浮轉子與旁邊線圈切割磁力線以驗證法拉第定律及發電與轉速關係。為了提高磁浮穩定,磁浮轉子一端以擋板限制其位移量,調整磁鐵角度、磁力大小來達到穩定之磁浮支撐力,並探討在不同材料擋板下,摩擦力對磁浮轉速的影響。 本作品利用上課所學知識,建置MMG實驗平台來探討轉速與摩擦力及發電關係,最後將研究結果加以分析及驗證,達到科學實驗之目的。

別再晃了吧─吊扇擺動校正研究

本研究藉由光學理論的應用,希望建立以最低成本的方式,達到快速校正吊扇偏擺狀況。我們利用雷射光直線前進的特性,將吊扇偏擺的振幅顯示放大,並反射顯示於我們設計的同心圓盤上,再利用數位相機拍攝同心圓盤上光點的位置,這樣可以確認吊扇偏心的位置及大小,透過圓盤上光點軌跡的角度大小,可以計算出吊扇的轉速,經過數學的推算後,就可以知道需要搭配的配重重量及位置。

先左腳再右腳

本文將斐波納契數列中可無限繁殖的兔子改成加上繁殖一定數量後,母兔會死亡的變因,這形成了新的Di數列,Di數列和盧卡斯數列一樣具有斐氏數列的核心概念,不過比起盧卡斯數列和斐氏數列的線性關係來說,Di數列和斐氏數列有著更複雜的非線性關係。本文利用作者獨創的『自走砲車,交互運算』模式建立了各Di數列和斐氏數列之間的關係式,並經由各Di數列及Ci修正值數列間的比較,找到一個相較起來較為精簡的公式,利用這精簡的公式可迅速的從F(巨大項)的值算出F(兩倍巨大項)的值,遠遠縮短了從前計算F(兩倍巨大項)之值的時間。註:Di表示一隻兔子繁殖i次後死亡。Ci表示各Di與F之交互運算式之修正值。

等不到車?載不到人?

針對一般人在等公車時,常會遇到的問題:1.等很久都等不到車;2.雖然車來了,可是卻同時來兩、三班車。這樣的情況下,一方面浪費許多乘客的時間;另一方面也顯得客運公司的營運沒有效率。因此我們將公車發車的間隔時間、乘客上下車所花費的時間、前後兩班公車到達同一候車站的間隔時間、每班公車在各個候車站可能上下車的人數……等設為變數,推導出公車在路線上行進的規律式,利用Microsoft Excel 應用軟體計算出公車最可能集結的地點,進而發展出客運公司及乘客解決問題的策略。

竹掃千軍,掃把沒「毛」病-掃把清理機的研發

本研究研發以扭力藉由除髮刷刮除頭髮的機器,處理的對象為塑膠尼龍掃把,清理掃把之餘還能整毛,這種機械力主要是以改變摩擦力來影響清理效果。經由設計不同的除髮刷來瞭解除髮效果,發現竹籤刷材質優於鐵刷和塑膠刷,配合適當齒密、粗細和尖鈍可達到較好效果。以化學藥劑處理除髮刷,發現因油的黏滯性很好,氨水可中和頭髮的電性,溶液可幫助頭髮集束,搭配不同刷齒,可減少頭髮與掃把間的摩擦力,將頭髮集束並使其黏附於除髮刷,增加除髮刷與頭髮間的附著力,提升除髮效果,藥劑對鐵刷及塑膠刷助益大,但對竹籤刷較無影響。考慮實際效果、方便性與環保,建議使用防霉處理過的竹籤刷,過程不沾藥劑。

打破人定勝天的迷思~台南安平海水浴場定沙植物的探索

本研究是以台南市安平海水浴場的濱海植物為研究對象,觀測的季節為秋冬兩季。在研究過程中,我們發現濱海植物,主要以馬鞍籐、濱馬齒、鐵線草、蘆葦、牛筋草等為主。在研究結果中,馬鞍籐蔓莖的延長性最長,數量最多,其蔓莖生長的方向主要以東北邊為主,並且是海岸滿潮線以上最先出現的先驅者。在定沙力道方面,以蘆葦的定沙力道最強,其次為牛筋草。而定沙力道的強弱與植物的根系有關:主根越深、鬚根越多與沙粒的膠結面積越大,其定沙力道就會越強大,具有良好的固沙作用。對於人工消波塊的功用,雖然可以削弱海浪侵蝕的能量,但是對於沙土的固定作用是比較缺乏的,因此建議可以在海岸的邊坡地區,種植鐵線草來協助固沙,這樣應用自然界的力量來解決大自然的問題,才是對地球的永續經營。

翻滾吧!線段

老師所介紹的「三面視圖」引起了我們極大的興趣,因此決定更深入的研究。經過這次科展後,我們能以國中現階段的解題的方法,角度計算,像「彈道」等實際應用題目,皆可迎刃而解,實是一大收穫。

數位流量監控系統

本實驗包含兩個部分,一是利用攝影機拍攝圖片,從圖片中物體的長度去判斷實際物體的長度,二是利用一的結果,運用在交通流量上,將攝影機中連續圖片的差異來判斷是否有汽機車通過,進而計算車流量。

「蕨」處逢生

本實驗探討滿江紅在重金屬銅逆境下所產生的生理適應現象。我們以不同濃度銅處理滿江紅,發現滿江紅可能透過不同程度的花青素生成,藉由抗氧化機轉對銅產生耐受性;同時也發現氧化物生成量具有差異,高濃度的氧化產物會造成葉綠素分解。我們進一步以抗氧化劑NAC處理銅逆境中的滿江紅,發現原本葉綠素分解而白化的程度獲得減緩,我們推測過氧化氫是滿江紅面對銅逆境時,抗氧化系統裡重要的訊號分子。此外,共生藍菌在低強度銅逆境中,固氮產物沒有顯著減少,而過高濃度的銅會阻礙固氮表現。我們透過滿江紅在重金屬逆境下生存策略的基礎研究,期在植生復育上能具有參考的價值性,減緩重金屬污染所造成的環境退化。

誰來做媒--花粉和柱頭型態研究

風媒花的柱頭毛狀物較多,並且接觸的表面積相對較大,容易捕捉散播在空氣中的花粉;花粉皆較小,容易迎風飛起。蟲媒花的柱頭表面積相對較小,柱頭大部分都有黏液,有部分有毛狀物;花粉較大,通常都有凸起,少數有黏液,表面光滑?