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國中組

安全有一「帽」

腳踏車的安全防護設備是非常重要的,在歷年交通事故統計數據中,視線不佳、路況不良、車速過快、未保持安全距離…等,都會造成交通意外。 根據中央氣象局統計資料得知,基隆2014年下雨天占50%,2013年占55%,在這麼高降雨機率下,視線不佳、天候不良讓危險增加。 本系統的設計,針對腳踏車安全防護設備缺點,改為主動閃光設備,視線不佳時,警示器提供LED燈光,增加腳踏車騎士與駕駛反應時間,當車輛接近時,利用光線強弱驅動IC運作,將光線轉換數位信號,使安全帽上LED燈加快閃爍頻率,引起後方汽、機車駕駛者注意,同時安全帽上緣處增加太陽能電池,使白天騎車可充電,內緣增加喇叭,同步產生聲響告之,增加夜間腳踏車騎士的安全,減少事故發生。

〝得來塑〞 --- 海洋微塑粒清除系統之設計

聚乙烯(HDPE與PE)最能被油品吸附,矽油最高吸附PE(68.2%),葵花油吸附HDPE(50.0%),若要使用塑膠,應以聚乙烯成分優先。考量流速與吸附率的迴流吸附係數RAC(Reflux adsorption coefficient),靜態吸附塑膠使用矽油最好,迴流吸附則使用針車油最好。迴流裝置對塑膠回收率:第一次為 86.7%,第二次為 95.8%,第三次迴流為吸附56%,因此利用吸油法吸收塑膠不適合三次以上迴流。廢棄暖暖包因含活性碳,所以使用廢棄暖暖包來固化油品最佳。體積比例為廢油:暖暖包=1:2時,具有不漏油且量最少的經濟效果,固化時間需4~5天即可將廢鐵粉交鋼鐵廠進行後續處理。

AI影像辨識輔助視力量測系統

近年來因為COVID-19緣故,學生線上學習的比例提高,但礙於疫情無法頻繁至眼科做視力追蹤,故本研究利用Yolov3建立可辨識手勢的AI模型,並結合視力量測規則,研發出無人協助即可達成即時量測視力的人工智慧系統。 研究結果顯示,本系統所得之視力檢測值平均準確度可達96.645%,相較傳統量測視力之總誤差平均值僅有0.096,且每人次的量測時間僅需約五分鐘。完成檢測後,系統會自動將量測結果上傳至雲端資料庫,並可利用本研究設計的視力追蹤App進行視力變化查詢。 綜合上述,本研究可在一般家庭裡使用、紀錄及追蹤視力變化,未來更期許可進一步配合使用在醫療診所或學校,協助醫護人員量測視力,減輕醫護人員的工作量。

雞母珠之迷與謎

雞母珠是一種含有劇毒的豆科植物,尤其是種子的部分。我們鎖定目標探索雞母珠種子的毒理作用,並設法找出解除毒素的方法。一方面,用水和有機溶劑去萃取其毒素,測其效能。另一方面,使用鹽酸、氫氧化鈉等化學藥品、加熱、酵素、調pH值等方法,設法解除其毒性。並以水蚤作為生物感測器。最後我們發現使用低劑量煮沸過的雞母珠種子萃取液添加在水蚤的生長環境中,竟可使水蚤長得比對照組更好。如此兩極化的轉折,一如雞母珠種子之外觀,令人驚豔不已。再者,我們研究的對象是雞母珠種子的萃取物,屬於複合物,其表現也和其他研究者針對雞母珠種子單一成分所得到的認知大相逕庭。我們的研究將一一解開雞母珠之謎。

「色不易控,控不易色」--蒙克懷特錯覺看透透

簡單的有色條紋或圓點分散覆蓋在物體表面,會讓人產生與物體原色不同的錯覺,即為蒙克懷特錯覺。本研究首先利用不同顏色的襯底、被觀察圓及覆蓋條紋組合成平面實體測試圖,改變其仰角、遠近探討被觀察圓錯覺色的差異。發現測試圖仰角愈小或愈遠時,錯覺色與原色的差異愈大。接著使用photo cap繪製各式測試圖,分別改變襯底、覆蓋條紋顏色、條紋間距,觀測被觀察圓錯覺色的變化。研究顯示被觀察圓錯覺色的RGB 值會介於原圓與覆蓋條紋之間;襯底與錯覺色明度呈反向關係;覆蓋條紋間距愈小,錯覺色與原圓RGB 值相差愈遠。最後,在透明裝有稀釋果菜汁的玻璃杯外表貼上有色條紋或圓點,成功地運用錯覺原理將稀釋果菜汁調回原汁顏色,並設計出錯覺色小燈具。

從「磷」開始

本研究主要是探討影響磷光物質放光情形的因素,如:磷光物質本身的條件,周遭環境的狀態,以及照射光源的波段分佈與強弱。 首先,我們先透過光譜儀對照射光源進行分析,並觀察在不同條件的光源照射下,對磷光樣本發光情形的影響;接著,再利用加熱器調整樣本周遭的環境溫度,探討在不同的溫度環境下,對磷光樣本發光情形的影響;最後,改變磷光樣本的照光表面積與厚度,觀察這些條件對磷光樣本發光情形的影響。 透過本研究的結果,讓我們更瞭解影響磷光反應的因素,藉此希望能讓我們有朝一日可以實現我們的夢想─教室留影牆的設計。

智慧晒衣架

本研究在探討現代忙碌的生活中,衣物的晒洗佔據家庭生活許多時間以及工作負擔,尤其是在春、夏季梅雨季節期間,衣服晒不乾真是一件折騰人的事。 透過文獻資料、網路的資料搜尋,了解晒衣架的種類,並設計問卷了解大眾的需求以及改善家裡常發生的晒衣困擾問題。 作品經多次改善,具備以下功能: 1. 具備自動升降,可依照使用者高度調整晒衣桿,解決家庭內傷第一名~晒衣服時要把手舉高酸痛的困擾。 2.可透過雨滴感應器,自動打開遮雨棚,防止衣服被雨水潑濕,解決天候不定的困擾。 3.可啟動殺菌與風扇,解決衣服晒不乾的困擾。 4.可啟動光感應元件及蜂鳴器,解決晾晒在戶外衣服被偷問題。 讓智慧晒衣架滿足全家人的需求,來營造家庭好關係,讓生活更Easy!

「螺」中有因,「旋」中有序:探討洋紫荊果莢規律螺旋開裂之因

研究首度發現果莢兩種捲法,是因果皮的三種細胞薄壁細胞、厚壁細胞及纖維的排列及厚度不同導致,其中厚壁細胞收縮最大。成熟時 內果皮收縮較外果皮多, 常瞬間爆開,之後形成 內捲式 螺旋 測得種子最遠達 9 公尺,平均速度 6.5 m/s ,彈出力最大 0.55 N ;老化後,形成外翻型。 纖維斜向造成螺旋,越平行越規律 ,在螺旋中發現內捲外翻的單節螺旋長與纖維夾角和果莢旋轉圓周有不同 的數學 關係。果莢 傳導不佳,但可吸 放 水蒸氣及輻射熱,改變含水 量 ,促使 開裂 及捲度的改變。 分析 22 個果莢 的 型態,加上以高溫尼龍線材及 乳膠模擬 纖維與厚壁細胞,發現 果皮 收縮 程度 大 、 寬度越小及 纖維角度 越大會使捲度提升, 另分析五種果莢 也得證。各果莢已演化出特有開裂與捲曲幫助傳播。

挑剔環

將兩組{ 1,2,…,n }任意排成環狀,若對所有數m ∈ { 1,2,…,n },m與m之間繞順時針的間隔數為m或繞逆時針的間隔數為m成立,則稱此環狀排列為「挑剔環」。

兩相異直線均分三角形與四邊形的面積

本研究推廣古老的數學問題「Quadrisection Problem」,2018 年 Carl Eberhart 曾針對此問題進行探討,給出兩條垂直線將任意 △ABC 的面積四等分的解。 我們沒有設定兩相異直線必須垂直。由於兩相異直線至少將任意三角形分割成三塊區域,至多分割成四塊區域,所以我們先探討兩直線三等分三角形,再繼續研究四等分三角形,最後給出完整分割的圖樣與方法,並且給出四等分面積的充要條件。第二,我們繼續推廣到任意凸四邊形與凹四邊形,證明了對於所有凸四邊形與凹四邊形必存在四等分面積的分割方法,這是本研究的亮點之處。本研究雖僅使用了初等幾何工具,但是簡潔地找出豐富的性質並且完整解決了兩相異直線均分任意三角形以及四等分任意凸四邊形與凹四邊形的面積之問題。