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國中組

風吹砂—大風吹模擬沙子沉降實驗

本實驗是用電風扇當作風源,針對揚塵的落沙量及落沙區域進行縮小規模的模擬實驗。目的是找到擾流板的角度與間隔的搭配,期望能在揚塵發生時,透過擾流板將落沙的範圍縮小。 我們測量後確定風速衰退與距離有著高度相關的關係,風速衰退又會加速沙子的沉降。所以只要找出角度和間距的最佳組合,就可以有效著攔阻飛砂。 根據我們的數據,我們發現間隔對加速落沙沉降的影響比角度還要大。且有擾流板遮蔽時,落沙量都較無遮擋時集中。其中使落沙區域縮小最有效的組合是60度的夾角搭配15公分的間隔,這樣的搭配可以使落沙區域較無遮擋時減少16.7%。但如果是要阻擋砂子或是有效將沙子集中,最有效的搭配是120度的夾角搭配15公分的間隔,可比無遮擋時增加約10%。

應用Arduino開發板探討溫室效應

「溫室效應」會造成地球暖化,使地球環境惡化。但「溫室效應」並非顯而易見,因此不易理解,現在結合自然科學與科技課程,於微型玻璃屋中,探討二氧化碳對溫室效應的影響。 首先在玻璃屋外進行「空白試驗」,再於玻璃屋內進行溫室實驗。打氣幫浦輸出的氣體經由三通管控制「繞流」(Bypass),通過氯化鈣去除水氣,約略可視為「零空氣」(Zero Air),以人工光源照射充滿「零氣體」的玻璃屋作為「對照組」,再比較充滿不同濃度的二氧化碳氣體作為「實驗組」,應用Arduino開發板、感測器、液晶螢幕與記憶卡,能即時顯示數據、記錄資料,再以Excel繪製圖表,也可連接電腦進行現場環境監測。 從數據分析,「溫室效應」確實發生,所以應該儘量減少二氧化碳排放至大氣中。

雙龍擺尾盪混沌-探討雙擺轉動時的混沌現象

本實驗的目的在探討雙擺在擺動過程中的混沌現象。我們利用EXILIM相機及Tracker軟體為實驗工具,探討下擺在繞圈運動時的條件。結果發現,雙擺在第3次擺動後開始明顯不規則。下擺繞圈現象出現在上擺兩端處,且連續繞圈數多為1-3次。此外當擺重越小,擺長越短或擺角越大時,下擺繞圈數及上擺振幅也較大。當擺重越大時,雙擺總能量快速減少,轉動圈數也較少。而當擺動過程中時,根據鉛直面圓周運動原理,只要下擺能量大於臨界能量(5/2mgR),即可產生連續繞圈現象。

防震未來式—懸浮技術的抗震

本實驗研究探討關於張拉整體結構運用在建築物結構的抗震應用,初步探究發現結構乘載過重時,結構體會因繩長變化,使得力平衡不穩定,導致結構體傾斜甚至斷裂坍塌,我們嘗試改善結構,讓此結構體達到更加穩固。張拉整體是一種懸吊平衡的結構裝置,因此也讓我們聯想其可運用在類似懸浮隔震結構的防震技術上,在初步設計上將拉繩結合彈簧,發現可以達到類似阻尼器的制震效果,因此我們進一步設計了一套懸浮抗震系統,系統結合物聯網技術,一邊能主動監測地震晃度,透過無線網路傳遞晃度訊息,一邊讓自主調控裝置依據晃度大小調整張拉整體平台使其回復到平衡狀態,經過地震模擬實驗發現能有效減緩晃度,思考未來可將其運用在建築物的防震技術上。

條件縱波對陰離子界面活性劑泡膜影響之研究

界面活性劑容易因表面張力特性相較一般液態物質能具有更長的膜態持續時間,並且因光的照射或是環境擾動可能有不同色彩變化。本研究探討界面活性劑在不同濃度比例以及不同條件縱波干擾下之特性。本實驗利用頻率製造器製造條件縱波,再拍攝其對陰離子界面活性劑波紋波速與波形變化的影響。探究後找出在條件縱波和靜止狀態中最佳泡膜狀態之界面活性劑之比例 (1:1) ,並發現泡膜後期會有單層的黑膜態,且其面積會逐步擴張,而在條件縱波的影響下會具有混沌態和一個或數個stranger attractors。期望未來能夠針對不同溫度與更大面積的泡膜進行分析。

天文密碼

本研究探討平面中三圓的關係,其中圓O固定不動,圓O1以逆時針方向滾動且繞行圓O;而圓O2同時也以逆時針方向滾動且繞行動圓圓O1。其中圓O1與圓O2上各有一動點P、Q。三圓一開始為圓O2分別與圓O和圓O1外切,且O 、Q、P三點成一直線,Q點介於O 、P兩點之間。當 ̅OO1與x軸夾角為θ時,先以繪圖軟體了解動點的軌跡;其次以三角比的概念求得P、Q兩點的坐標;最後再以電腦繪圖軟體,製作當三點共線時之θ值,並藉由函數圖形了解三點之中何者介於其他兩點之間。本研究由原本的三圓外切的情形,邁向討論三圓外離的情況,猶如恆星、行星、衛星三者的運行,進而以各圓半徑、兩圓連心距、繞行角度為變數,歸納合理的數學式,以利日後進行更廣泛的研究。

青銀共好AI智慧宅

本作品主要是以節能、安居、健康為三大主軸,建構一個AI智慧宅。節能部份所設計的「智能窗簾」,可依光線強弱適時調整室內亮度;同時也設置「智慧插座」,當用電超標時,系統會即時通知人員處理,也可利用MQTT Dashboard控制及查詢。另外自製「AI人臉門禁」,偵測成功便直接開門,若偵測到陌生人時,能直接發送LINE通知屋主,確保居家安全。並搭配LINE-BOT所建立的即時監測系統,能馬上查看家裡的空氣品質及長輩的血氧測量狀況,而「AI藥盒」讓用藥者 以「人臉辨識取藥」,所取得的藥物也能立即AI辨識查詢。經所設計的辨識實驗,在室內有開燈,輔助光源為白光辨識藥物效果最好。並開發出網路版及單機版的兩種操作模式,讓藥物管理更有效率,藉以保障家人的用藥安全。

以卵黃細胞模擬紅血球在血管中之流動表現與潛在應用價值

本研究藉由觀測雞卵黃細胞在7種生理情況中之運動情形,藉由蒐集相關參數,如細胞形狀、運動速率及其對應側截面積,建模出無需侵入性取血樣,即可評估細胞處於何種生理狀態之模型。111年10月起為求模擬紅血球之較佳研究對象,先建立基本資料,透過各種嘗試,探尋出雞卵黃細胞在經過何種處理後,最適合模擬紅血球運輸型態;接續進行細胞形變與運動速率、截面積、不同生理情形下對應的血液濃稠度……各變項實驗。研究結果顯示,細胞在運輸過程中可藉由轉換形變策略來調節其運動速率。本研究證實影響細胞形變的因素包含血液所造成的流體阻力、細胞質的流動性,特別是當細胞處於酒精濃度≧0.5%的環境時,此時細胞質會限制其形變,導致運動速率無法被調節。

內分、外分、垂直分,怎麼「分」都好「正」!

1.在正n邊形中作內角k等分角線、外角平分線和原邊上作k'等分垂直線(K,K'>2,K,K'∈ ),這三種直線經各自相交或兩兩搭配後相交得到五種相似正n邊形,其邊長、面積會與原正n邊形間存在規律的關係一般式。 2.承1,內角k等分角線與其外角平分線之交點會連成內外分角正nk邊形,滿足邊數n和k的特定關係式時,才能作出此種正n邊形。 3.原正n邊形的邊或其延長線,恰可平分內外分角正nk邊形和外角邊垂正nk'邊形的邊。 4.內分角正nk邊形、邊垂正nk'邊形和內角邊垂正nk,k'邊形皆會出現五點共圓的情形。 5.承1的五種正n邊形會出現旋轉,其旋轉角度與n、k、k'有關,並有一定的範圍。

井字遊戲-次元突破

本次研究的目的,是將傳統的井字遊戲做延伸,將之轉成立體空間的OX遊戲,討論3x3x3井字遊戲的先手必勝方式;之後將立體井字遊戲再延伸,把維度提高至4以上,給定維度在4以上的遊戲規則,同時找出在維度n、長度3的情況下,先手必勝的方式;再來計算出在維度n、長度k的情況下,可連線之方式有∑_(i=1)^n▒C_i^n ×2^(i-1)×k^(n-i)種,也給出在維度n、長度k的條件下,任意給出一點,此點可連線出去的條件與算法,最後得到結論,點越置中越好。