全國中小學科展

國中組

自製地震感測物聯網用於地震逃生(防災與減災)

921大地震時造成全臺大停電,在摸黑情況下逃生,容易造成重大傷亡。上科技課時,老師介紹有關智能家居的設備,我們就想到可以利用智能設備來自製地震感應器及自製模擬地震的震動平台,並且選定震度4級時讓地震感應器發出訊號。 我們利用家庭用電的配線來模擬居家環境。為了模擬停電狀態,我們將智能設備安裝在居家設備和UPS上。也透過各種通訊技術將各項智能設備進行互聯,並利用APP軟體設定條件,當地震感應器發生感應時會開啟相對應的條件,使智能燈泡和智能插座自動打開,指引臥室安全掩蔽處並發出警報聲。即使遇到停電的狀況,UPS上的照明裝置也會持續發亮指引安全掩蔽處及安全逃生的路線,以達到防災與減災的效果。

搶救生命大作戰- AI姿態辨識在智慧型高品質CPR訓練引導式教學輔具系統設計之研究

本研究以CPR訓練模型輔具做為研究對象,根據專家說明CPR動作要正確純熟,除了依賴良好的教學輔具系統引導外,其功能上更需要有按壓姿勢的正確判斷,因此本研究藉助科技AI輔助,設計AI姿態辨識的智慧型高品質CPR訓練引導式教學輔具系統,經研究證實系統能逹到: 一、協助學習者熟練CPR的操作流程並解決訓練模型設計問題。 二、成功運用邊際運算功能提高AI辨識的速度。 三、拍肩反應、判斷按壓位置、深度更可利用壓力感測器及超音波感應器進行偵測。 四、能應用AI代替人類專家判斷按壓姿勢之正確性。 五、具專家模式且可獨立操作的CPR引導式教學輔具系統。 期望人人都能學到CPR正確操作技巧及爭取黃金復甦時間,搶救寶貴生命。

蓋婭的秘密-測量地球半徑

前人利用太陽在同一經度的南、北兩地點過中天時的仰角差與兩地距離,換算出地球的半徑。因測量儀器的精準度與日期、時間選擇的限制,測量方式有很大改良空間。本研究以測距輪、公路里程牌與Google© Map尺規工具,選擇同一經線上的南、北二測量點,量測出直線距離,再利用手機高精度陀螺儀,自製北極星仰角測量平台,搭載應用程式phyphox® APP,在測量點測量北極星的仰角,換算成地球半徑,量得最接近地球實際平均半徑的距離為6366.514507km,與實際值誤差約-0.0766%,準確度更勝前人研究,大幅縮短「利用天體仰角測量地球半徑」所需要的測量距離,且在任何一天,只要月相、天候允許,都可以進行測量。

由繁化簡~鏡射多邊形退化之探討

本作品主要研究多邊形與其重複疊作鏡射多邊形之退化關係。經過探討,我們發現多邊形的退化點必在多邊形各邊、各邊的延長線、外接圓、棒圓、近棒圓、遠棒圓上。同時,我們也找出了多邊形退化樣貌規則,和次數疊加性質及提早退化性質,並藉此製造任意N邊形的任意退化點及最終退化圖形。

見「塑」不見「鱗」? -魚鱗環保薄膜的研發及應用

本研究探討富含膠原蛋白的魚鱗,藉由嘗試各種電器及配合熬煮時間長短,萃取出最佳濃度之魚鱗萃取液,並找出最佳成膜配方為魚鱗萃取液20 g、5 %TG酵素水溶液0.8 mL、甘油 1 mL、乙醇 1.5 mL,以冰箱冷藏方式製作出魚鱗薄膜,接著以自製儀器測量魚鱗薄膜之透水性、穿刺強度、彈性、水溶溫度、膠熔溫度等物理性質,再將製作出的魚鱗薄膜包覆胡椒乾粉及油料醬包,以熱壓來密封包裝膜封口,封膜效果好不會溢出,放入熱水中 2 分鐘內皆可完全溶解,攪拌後調味料分布平均,是很適合當作泡麵調味包的包裝材料,故將魚鱗廢棄物再利用,製作的薄膜不但能食用,亦能取代塑膠,預期可達到「低污染、省資源、無廢棄」等減量減廢之環保理念。

家庭式簡易高效能精油萃取裝置研發

本研究以手邊可得家庭五金材料,自製簡易精油萃取機,以不同冷凝方法和機體結構,架設有效自製精油萃取機。不同於傳統畢氏冷凝法及水冷式冷凝法,自製風冷式冷凝裝置在機體上方設計小進口通入冷風,以鋁箔紙包覆不鏽鋼油漏形成冷凝夾層,應用氣體自由膨脹原理達最佳冷凝效果,萃取效率較市售裝置提升16%,但價格為1/10。以茶樹精油進行自由基清除測試及抑菌能力評估。實驗結果顯示,自製茶樹精油抗氧化力較市售精油高19~27%。抑菌測試可知,自製茶樹精油濃度100%組別,抑菌效果為75%乙醇之4倍。本研究研發之自製精油萃取機,可供一般民眾架設家庭簡易萃取裝置參考。

飛輪騎跡~以tracker追蹤姿勢與車身調整,影響身體軌跡運動數據之探究

用tracker追蹤身體定點運動數據,探索研究模式! 軌跡加速度部份:取扣片坐姿, 選擇Y軸速率加速度,確立分析基準。踩踏Y軸端點加速度在此只是速度參數,代表此點之前半圈施力力矩的盈餘¬¬。調整車身遠離標準坐姿,發現固定轉速加速度偏大,代表一圈內有快慢,圈內升速需更用力。此外,我們用模型推出坐墊位置的調整方案,並找出身體角度影響施力的相關性。 功率計部分:測功率算踩踏力量,發現一圈內快慢加速影響功率數據波動大,可以用回歸判別合理數據。高轉速高功率,發現力量增幅並不大;大齒比需要耗更多力去對抗齒比倍率之外的額外阻力;訓練台功率比對軸心功率,機械效率為0.8。 圈整踩踏細節,結合功率力量,希望能完整描繪輪轉踩踏的力學輪廓。

馬祖地區淡菜肥瘦的檢測方法探究

由淡菜密度與煮熟後目測肥瘦度關係圖比較,我們發現密度大者、基本上、其貝肉目測大小也較大。也就是說密度大者較肥。 看似密閉的貝殼,其實是有縫隙可以讓海水進去的。所以我們發現淡菜會沉下去的原因,是因為淡菜並不是完全密閉的。 唯一可用的方法是以保鮮膜包覆,以密度小於0.84g/cm3的液體,例如酒精(0.79g/cm3)或汽油(密度0.7g/cm3)可以用。

防不勝防-從得子口溪出海口南北海岸線的變遷初探堤防的重要性

本研究區沿岸流由東北向西南流動,帶來了海岸飄砂,在海岸設置結構物將導致突堤效應,而由衛星影像圖能讓我們觀測同一地點長時間的變化。 本研究是利用遙感探測技術探討自2003、06、09及12年間得子口溪南北岸的水線、乾溼線的濱線變遷。 由研究過程得知,在過去台灣堡圖與現今google地圖的疊合,發現海岸線有明顯後退的情形,但自從本區海岸設置突堤形式的堤防後,逐漸穩固本區的海岸線 遙測工具使我們得以在室內快速瞭解一地的區域現象,然而未至現場觀察將導致該現象的解讀淪於推測,為了驗證數化地圖分析的正確性,仍需透過實地考察來佐證,以得精確及令人信服的研究結論。

羽重心長-探討羽球重心對於其飛行的影響

羽球是容易上手的運動,但易受風影響,因此都在室內活動。為此我們想製作出能在戶外打的羽球,讓這項運動可以走出戶外。我們參考「風羽無阻─戶外低風阻羽球研究之初探」的作品,但發現此作品實驗數據有些不符合邏輯(如面積愈小,應該會愈抗風,但實驗結果並非如此…)。我們推論是「重心」所造成,所以想藉由改變重心來探討重心對於羽球飛行能力(包含飛行距離、偏移量、與飛行速率)的影響。本實驗發現,將羽球或塑膠球做對稱性修剪,以減少羽毛受風面積,將重心改至距離球頭2.9公分的位置,均會使其偏移量減少,飛行較穩定且飛行距離較遠。羽球和塑膠球的重心往球尾移動1公分不管在哪種風源下,比重心往球頭移動1公分飛行都較穩定。