國中組

分道「陽飆」-太陽能最佳發電探討

本研究目的為探討太陽能最佳發電方式。首先,發現太陽光經過菲涅爾透鏡與光柵分光後出現中央亮紋及第一階亮紋分布;經實驗設計出與太陽光接近之模擬太陽能光源做為實驗對照組,減少使用太陽光之不穩定實驗環境的影響。 接著,實驗後發現紅、綠、藍光與紫外光等波段能使太陽能光電板發電,紅外光能使溫差發電板發電,但環境溫度上升卻會造成發電效率降低,考量質輕、耗能低且降溫效果佳後,以壓電馬達霧化降溫方式為目前最佳降溫選擇。此外,本次實驗透過光柵進行有規則的分光,再依不同電壓加裝升壓模組,可延長太陽能光電板的使用壽命。 最後,設計出兼具光能與熱能發電、降溫功能之太陽能發電裝置試運作並持續改良中。

纏蝕鯨豚—— 露脊鼠海豚在馬祖的擱淺研究

本研究主要利用資料分析,了解影響露脊鼠海豚擱淺的原因;並且使用動態模擬實驗,了解露脊鼠海豚在海上被動漂移的路線和擱淺的分布情形。 研究結果顯示,1.在人為活動中,海漂垃圾堆積與鯨豚擱淺具有最大的相關性,但是不具有因果關係.從露脊鼠海豚的死因研究推論,漁業混獲與遭受撞擊(船擊)才是致命的因素。2.牛角澳有穩定的擱淺數量且包含幼體,可能與靠近露脊鼠海豚棲息、育幼活動場域有關.

氣曝曝-生物曝氣法進行酸菜水降解可行性之探討

酸菜水 農業生產過程中產生的副產品在醃漬酸菜過程中,土壤被廢水污染嚴重鹽化,付出慘重成本。本研究利用接觸曝氣法來嘗試解決酸菜醃製廢液中的汙染物,分別探討曝氣槽形狀、濾材種類以及複合式曝氣裝置,並加入枯草桿菌來探討pH值、濁度、COD、污泥產生量的變化與差異。研究結果發現無論哪種槽體在不添加濾材下表面積與細菌依附空間不足,無降解作用發生;矩形槽適合採用平板形濾材,圓形槽適合採用K1濾材;而我們研發的複合式曝氣裝置無論是在COD、濁度以及汙泥產生量都是表現最佳的。

精誠所至金石為開

將n個礦石分成m袋,每袋礦石數分別為a1,a2,……,am個,每一輪調換或不調換順序放入m袋中,放若干輪後使得各袋礦石數相等,那麼最少放幾輪即可使各袋礦石數相等? 首先用窮舉法尋找 n,m 較小的情形,之後將其一般化,得到任意 n 個礦石分成任意m袋後,可以放的輪數,及該輪數下各袋礦石的數量。接著,將情形分為m|n及 m∤n兩種,探討在該情形下任意a1,a2,……,am 最少放幾輪相等,研究後得到至多放幾輪即可相等以及在特定條件下,能找到最少輪數。最後在研究m∤n的過程中,從重複組合的觀點,得到有趣的結論,將n個礦石分成m袋後,放 m/s 輪總共會有幾套。

模組化海綿千層-打造藍海智慧城市的未來之路

本研究為探討一種新式的工法:模組化多層別道路預鑄法來取代舊有生態工法的可行性評估。這項設計不但能縮短路面施工與維修的時間,減少空氣與噪音汙染,更能兼顧儲水、淨水的優點,最終目標為解決台灣各處常見的淹水與缺水兩大問題。 經由實驗發現,這項設計在儲水與透水兩大功能上的確有顯著的效果;採用麥飯石當作儲水層的話,可得到22.2%的儲水率,也能夠兼具快速的透水與41%的淨水效果。 透過積木模擬與3D建模實驗發現,這個工法可以快速建構道路,也能夠預留空間給水、電等管線使用,機構中我們加入上掀式的鎖牙設計,即便未來需要維修管線也不用開挖馬路,更能保有傳統生態工法的眾多優點,在未來應用上深具潛力。

天吶~我用蛋白把湯變清澈了 —蛋白打發的泡沫對食材浮沫的吸附力探討

實驗中蛋白打發最佳的情況,是使用電動打蛋器打發3分鐘綿密的雞蛋蛋白。打發的蛋白加鹽1克水煮後,打發的蛋白體積最大的狀況96.7±5.4ml,而且蛋白加鹽煮起來QQ的不易破掉,所以之後的實驗在打發的蛋白前都加1克的鹽。以下是每種食材產生浮沫的處理方法最佳方式為: 牛肉水煮沸後30秒,加入打發1分鐘的蛋白不攪動。 牛骨加入蛋白時機是在水煮90℃時,加入打發3分鐘的蛋白後不攪動。 豬骨水滾後60秒加入打發3分鐘的蛋白攪動30秒。 蛤蜊水煮沸後馬上加入打發3分鐘的蛋白攪動60秒,可使湯變得更清澈。 蝦頭水煮沸後30秒時加入打發5分鐘的蛋白後不攪動。 魚骨加入打發3分鐘的蛋白後攪動60秒,效果最佳。

數字轉轉彎

本作品將數列與直角坐標做結合,探討不同數列及不同旋轉角度的情況下,整理所畫圖形的特徵,並歸納出各組組合之間的關聯性。 總結出以下幾點: (1) 以所畫圖形為例:從原點出發,旋轉角度設定為90°,數列an除了n≡0(mod4)時某些情形無法回到原點外,其餘情形皆能畫出回到原點的圖形。 (2) 以執行的最少次數(最小執行次數)可推算出為t=(lcm(α,n))/n。 (3) 以數列的變化來說,我們發現首末項交換會使圖形位移接著旋轉或數字的顛倒排列的圖形則會有位移再以tan⁡〖((π-θ)/2)x=y〗為對稱軸進行線對稱的變化。 最後,本作品試著找出一般化公式,並期望能推廣到在得知α、θ、n後,會產生出何種漂亮的圖形。

波以爾對抗托里切利的表面功夫—探討量測大氣壓力、震度與氣體流速之影響

本硏究運用波以爾定律以及托里切利原理,討論不同口徑對應不同水柱壓下,因開口的表面張力及邊界層效應產生之「綜効表面壓」,模擬與實測漏水量的變化。 實驗操作流程為以管長L一端開口一端封閉的水柱管,開口朝上注入高h的水量,將其封閉倒置後,其水柱管內氣壓與外界P0相同。開啟底部使其漏水至平衡,結果發現使用一般的水就可以簡易量測大氣壓力的條件。 進一步探討擾動對系統的影響,在綜効表面壓的作用下,於特定的震度和震頻時瓶口的加速度具有週期行為,並得出本系統應用於偵測氣流的限制與可行性。 本研究由已知的原理出發,透過實作來探究複雜且真實的機制,進而發現有趣的物理現象與實用價值。

虛境探定數

從撲克牌魔術中,發現了數字1~9的號碼牌利用3*3的排列方式,找出三組三位數值總和之數字和分別為9、18、27,可以藉由與9的倍數之差距猜出覆蓋的數字牌,並將此方法加以發展到數字1~6的號碼牌利用2*3及3*2的排列方式,找出其數值總和之數字和並猜出覆蓋的數字牌。

荒野守護神—多功能行動電源之研究

由於新冠病毒肆虐,大家無法出國,國內登山健行活動盛行,不過也造成山難及染疫的問題,為了解決此問題,我們自製「荒野守護神」。我們編寫程式碼利用雷射遮蔽系統與模組化LED燈、蜂鳴器,進行安全防護。紫外線進行消毒。雷射結合SOS訊號進行求救。運用太陽能蓄電。我們通過實測後發現,AI判斷雷射遮蔽再啟動防衛系統,啟動值較接收值低50以內最靈敏。LED燈閃爍每秒5次,效果較佳。紫外線消毒距離3公分只需27秒即滅菌99.9%。雷射發出SOS訊號,配合雲霧,距離較遠。本裝置總重492公克,使用兩顆電池可連續使用雷射防護30小時,LED燈6小時,紫外線80分鐘,再搭配太陽能蓄電,是個人安全防護最佳神器。