全國中小學科展

國中組

爺爺的Datuk-探討太魯閣木琴音色的變化

為了做出太魯閣木琴標準化製成的標準音,我們以Gold wave軟體分析太魯閣木琴的音色。我們測量三組木琴,外部形質的長短和粗細沒有規則的排列。敲擊同支木頭5點不同位置,頻率有顯著差異。敲擊木頭中間點能發出悅耳及穩定的樂音(頻率誤差在0.001到0.241),旁邊4點可增加樂音變化。木琴底材改為木板時,頻率會增加,且能將不穩定的音色做修飾;底材為鐵板時則沒有規則性。木頭材質不同時,音色也有所差異,鹽膚木音色較輕脆,而油桐木較低沉。將木琴架高至5.3、21、42、47、69、74公分時,有穩定的樂音。則高度在69公分(方便站著演奏)時,將木琴下方放置木板底材,聽起來會有悅耳的樂音。

雙珠進動 : 探究兩圓形球體黏合後的特殊轉動現象及其動力機制分析

我把兩顆半徑相同的圓球體黏著在一起,在平面上轉動雙珠並用手機從側面與俯視拍攝其運動影片。將拍攝影片匯入電腦,隨後利用軟體Tracker,研究雙珠在不吹氣的情況下,其運動的型態,並且從受力狀態推論其成因。接下來操縱不同半徑的雙珠和對雙珠不同的吹氣方式來觀察對其運動型態的影響。研究發現,雙珠的半徑與不同的吹氣方式造成的力矩對雙珠運動皆會有規律性的影響,因此嘗試建立理論模型來解釋實驗結果的規律性。在最後的進階研究探討,不僅由實驗結果再度驗證上述理論模型的適用性,也發現雙珠運動在磁攪拌機的磁力趨動下也呈現出進動現象。

心有千千結

本研究主要在探討打繩結時,繩子會縮短多少長度的問題。我們透過繩結在纏繞處的結構,來探究打繩結時繩子長度會縮減的原因,以及找出能計算繩子長度會縮減多少的公式。研究過程中發現,圓繩和扁平繩的單結,在纏繞處分別會產生纏繞圓和正五邉形的結構,我們藉此找到了估算繩子損失長度的數學公式。最後再將圓繩在打結處會如何縮短長度的數學性質,應用到其他不同的繩結上,完成了圓繩可以在其他繩結上估算損失長度的公式。

碳為觀止-回收式生物炭吸附光解膠囊

將廢棄物轉質為吸附材是當今趨勢。本研究建立具再現性之碳化程序,將花生菱殼、雞骨龍蝦等製成生物炭,並建立吸附SOP來探討最佳處理參數,最後將其製成回收式生物炭球。 實驗發現動物炭因為含有高比例無機物(97%),可經由酸洗提升生物炭的等重吸附率,雞骨炭因無機物分布位置特殊而具有發展潛力(超越市售活性炭)。整體而言,酸洗能有效提升生物炭吸附亞甲藍(99%)、動物炭吸附甲基橙(39%)能力(活性炭吸附亞甲藍70%、甲基橙2%),生物炭還能夠吸附鈷離子。 實驗以雞骨炭/海藻酸鈉=5來製作炭球,符合材料經濟最大,且吸附效果良好。最後也將自製光觸媒分散至炭球表面,使觸媒炭球吸附染料後能照射陽光再生,重複使用

太陽運動軌跡與太陽能板最高效益探討

本報告是主要針對太陽能板上自動追蹤功能的研究。以藍晒及自製的指南針作為研究太陽移動軌跡的方式,找出整年太陽移動軌跡;並找出太陽能板在直射及斜射之情況下發電量的不同。如此之後,便可依據研究數據以簡易的材料(時鐘、發條)、方式來設計較簡單的「追日」系統,使太陽光的使用更有效率,發電功率也可大幅提升,對這資源日益耗竭的地球可是一大福音。

神奇的魔法碳—各種碳的性能探討

碳的形式有很多種,本研究收集了各種不同類型的碳,進行多種性能試驗,結果發現:(一)碳融於水中,會釋放出鹼性物質(活性碳例外)。(二)總體密度(bulk density)石墨最大,其次為備長碳,最小的為骨碳粉。(三)以碘做吸附能力指標,效果較好的活性碳、木炭粉與骨碳粉。(四)相思木碳及竹碳無法導電。(五)碳會釋放出負離子。(六)各種碳的吸溼性,以備長碳較佳,但仍遜於傳統的乾燥劑。(七)各種碳或金屬在不同的電解質中,會有不同電壓。(八)以紅墨水做脫色能力指標,效果較好的是活性炭粉、骨碳粉及木炭粉,其餘效果很差。依據本研究結果,在不同的用途,可選擇最適合的碳。

係金ㄟ?食安健康,奈米金檢測報乎您知!

連續數年食安事件,讓台灣民眾憂心忡忡。本作品設計一個有效、快速又低廉的檢測方式,希望成為國人在食安問題上把關的小尖兵。本作品利用抗氧化劑還原能力,將四氯金酸中的+3金離子還原為零價金奈米粒子後,再探討還原劑用量對奈米金溶液顏色變化情況之影響程度,並以分光光譜儀對其吸收光譜圖形進行探討,驗證其穩定性。 最後,本實驗檢測日常生活用品、餐具,讓其所含鈉鹽離子無所遁形,更冀望本實驗的成功模式,讓致力於為國人食安把關的相關單位更有信心建立國人食安的終極防護網。本研究近程目標為合成奈米金粒子,找到適當鈉鹽濃度溶液檢測模式,遠程目標則是發展更方便、快速、便宜的檢驗方式,進而成為國人食安把關的一道重要防線。

Pipette 熱噴泉

本實驗主要是在探討pipette熱噴泉的現象,我們先觀察到了將吸入熱水pipette倒轉過來會有水噴出的現象,並設計適當的實驗方式與裝置加以詳細探討。研究的目標是找出影響噴泉最大高度的各種因素。實驗中我們改變熱水溫度、水量比例、滴管大小、滴管口徑、倒轉速度等,觀察各種變因對高度造成的影響並分析研究。找出這些因素如何影響熱噴泉噴出高度的關係,並進一步探討它的原理與建立理論模型。由我們的研究成果得到了一些相當不錯的結果與結論。

彙而不費

目前工業上有許多分解有機物質的方法,傳統方法通常使用鐵離子(Fe3+)催化過氧化氫(H2O2)產生高活性自由基,並利用自由基降解污染物的方法稱為Fenton法。傳統Fenton法當中的鐵離子為液相催化劑,雖然會降解污水,但是通常會留下大量鐵污泥需待處理,造成環境污染。為了避免這個情形發生,本研究將傳統Fenton法中的液相催化劑,改利用聚丙烯酸(PAA)錯合鐵離子形成的固相催化劑,改善鐵離子會隨著降解後的污水排放缺點,並自製即時偵測儀器進行反應。實驗結果顯示,PAA在pH=3時,有較大鐵離子的吸附力,在此條件下進行反應,鐵離子不易脫附,也可減少大量鐵離子耗損,能達到避免氫氧化鐵污泥的污染二度公害,達到最高環保效益,朝向綠色化學邁進。

能源再利用,遇火就來電

本研究在探討熱能與電能之間的能源轉換,並製作出免插電之可供USB電的陶瓷香精燈。 實驗材料選用廣泛利用於醫療、冷藏箱、飲水機的致冷晶片,研究過程發現利用水降溫及並聯晶片能增強效能,研究結果製作出熱源電池模組,測試電量發現 : 與行動電源沒有差異,並結合USB增壓模組替3C電子產品充電。 適逢2015年兩次尼泊爾大地震與台灣歷年山難,發現人們在緊急事件中,身邊電力與電池已經失去作用,3C產品無法發揮聯繫與定位功能。本研究產品,USB陶瓷香精燈,可提供居家的緊急災難準備、荒野露營或是臨時找不到電源時候,只要點根蠟燭與100cc的水,USB香精燈就可以為智慧手機充電。 USB陶瓷香精燈,進一步可配合政府推廣(陶瓷)文化創意產業與廢能回收裝置發展。