全國中小學科展

國中組

聽得見手語

小時候在街上,看見了一位聾啞人士 努力 使 用手勢溝通,卻遇到困難。 他看起來非常無助,所以想幫助他們能正常的溝通。大部分人是看不懂手語的,所以我們想研究可以透過發聲器,進行即時翻譯的裝置!透過發聲器知道他們在比什麼! 我們先參考手語的動作,發現有幾個測量依據,於是使用彎曲感測器、加速度模組、霍爾電晶體來記錄,將這些感測器製成穿戴式裝置,然後記錄下動作數據,將動作的意義錄音,存入記憶卡。把這些數據寫成二維陣列,第一維為手語流水號,第二維為資料庫,其中包括彎曲情形 、 靜態姿勢 、 移動方向 、 接觸 點 等 )),最後將感測器即時的數值與資料庫的數據比對,發出對應的聲音。未來只需擴充資料庫,就能讓使用者享受便利的溝通。

平分天下──網格全等切割之方法數

本作品主要探討在網格上進行全等切割的方法數,並分析其擁有性質,於研究過程中發現當方形網格邊長達到6時,切割路徑會產生「回繞」的複雜情形。因此本次研究由「回繞數」為0的切割路徑討論起,並給予網格分層的定義,依序探討正方形網格、長方形網格、三角形網格及六邊形網格切割成不同等分時的方法數,而後我們再進一步討論正方形網格「回繞數」為1時的全等切割,並利用遞迴式得出切割方法數。 此外在研究中,我們透過排列組合計算出長方形網格在不受回繞限制下的一般式,並嘗試討論立體網格的情形,在增加對「懸空數」的限制下,經計算得出了有趣的結果。

探究「形成火龍捲之最猛模組」

本研究是探究「影響自然界火龍捲形成及發展的因素有哪些」,利用酒精燃燒製造火焰、外加導流鐵罐及抽風扇來進行一系列火龍捲模擬實驗。 由導流鐵罐的實驗發現:導流板可造就高溫熱空氣,讓熱空氣隨著導流板上升,進而引發氣流產生風。然而火龍捲的高度會隨著導流鐵罐高度的增加、進風口寬度的減小及重疊度的增加而增高。但火焰周遭的熱空氣溫度卻限制了火龍捲的高度發展。至於抽風扇的實驗,驗證了提供適當的風的確會助長火龍捲的發展,但若風速過強,帶走的熱量愈多,火龍捲的高度反而愈低。由本研究得知「影響自然界火龍捲形成及發展的關鍵因素」如下: 1、首要關鍵是劇烈燃燒所造就的高溫熱空氣。 2、次要關鍵是因劇烈燃燒所引發的強烈熱對流。

鐵道的翻轉人生

本校位於阿里山之下,鄰近阿里山森林鐵道,我們從小接觸森鐵旅遊,愛上森林鐵道氛圍。從網路新聞中看到有關阿里山小火車翻覆的事件層出不窮。於是利用國中自然課程中學習到有關力學能轉換和數學課程中學習到有關重心的概念。想探討阿里山小火車翻覆情況跟那些變因比較有甚麼特殊關連,因此選用車廂中重心分布情況、坡道的彎曲程度和坡道的高度來做實驗分析探討。 所以我們利用生活科技課程學習到的3D列印技術,來製作不同曲率的軌道,將不同重量的砝碼放在不同滑車的位置上,模擬出不同重量的乘客坐在不同位置的森林小火車上,當滑車行經在不同曲度的軌道時觀察記錄滑行距離和出軌的機率,藉此實驗研究探討森林小火車翻覆情況跟乘客乘坐重心分布情況、坡道的彎曲程度和坡道的高度有甚麼影響。

「破殼而出」---蛋殼粉製吸油紙的吸油量研究

本研究利用蛋殼廢棄物中的碳酸鈣結晶製作吸油紙為研究目標。嘗試以溫度、時間、顆粒、液態燒結作用、添加物、纖維材料來控制蛋殼粉吸油紙的吸油量。目前的發現: (1)鍛燒溫度在200~250度C、鍛燒時間在80~100分鐘、添加蛋殼重量之60%公克的膠水,膠水濃度為12%聚乙烯醇進行蛋殼液態燒結可得到表面空隙最多。 (2)廚房紙巾製紙漿中的水與廚房紙巾體積比例為6:1,蛋殼與紙漿的比例為1:4,該配方比例吸油量最高。 (3)鍛燒蛋殼粉加入廚房紙巾紙漿自製吸油紙吸油效率最高,每200平方公分能有14.3gw的吸油量。 (4)吸油紙製作比例:紙漿水:聚乙烯醇:蛋殼:廚房紙巾=2006:9:500:285。

居家安"醛"

自製光度計作為溶液濃度大小檢量的工具效果媲美分光光度計。手機色彩APP以色碼值換算出歐式距離,找出其與濃度的關係,可作為簡易判斷濃度範圍的工具。 找出室內空汙游離甲醛的源頭,建議祭祀減香,非水性指甲油減少使用,水性乳膠漆使用較油性漆好。 將蝦殼再製成幾丁聚醣,將菜葉果皮製成環保酵素,兩者皆證實可捕捉游離甲醛,一次達成廢棄物回收再利用和捕捉甲醛二大目的。 小蘇打、幾丁聚醣、茶渣及蘋果酵素等可消除溶液中甲醛。 幾丁聚醣、蘋果酵素、蔬菜酵素、橘子酵素分別與乳膠漆混合,塗抺在牆面上,可捕捉游離甲醛;或將上述物質與輕質土混合可捕捉游離甲醛兼當裝飾品。幾丁聚醣凝膠製成濾網搭配自製空氣濾清箱可有效使室內游離甲醛濃度降低。

浮踪浪跡---簡易水流流場監測模組的建立與探討

本研究透過JY61P六軸加速度陀螺儀與ESP-32S控制板,製作出球形水流流場監測模組。先以沙崙海水浴場的海岸立體模型進行實驗,藉由Unity 3D軟體與C#程式編寫繪製出路徑圖,擬合出研究水域的水流狀況。由實驗得知沙崙海水浴場海岸立體模型的鳥喙處水流會朝岸邊繞行;而海岸線中間與南側岬角的水流皆沿著海岸線向鳥喙處移動,與參考文獻之研究結果吻合,確認本研究所設計的簡易水流流場監測模組可行性與準確性。 由本研究建立出的水流流場監測模組系統,在青山瀑布水流流場監測實驗中發現在瀑布水潭中,不同的深度會有不同的水流差異產生;且在不同位置可能會有斷層式的地形高低變化,因此在未知水域活動時,應注意水域環境狀況以確保自身安全。

「流」「擺」能生—探究穩定水流中單擺組合擺盪機制與發電應用評估

探究水流中單擺擺盪變因的影響,確認擺盪的物理機制,用於發電裝置優化調控。單擺實驗以動能轉換參數f*X評估效能高低,於實驗中發現阻礙物兩側流速差造成偏移力並產生渦流,若渦流結構完整,說明流速差大,偏移力大。擺長越長,渦流頻率(f)降低且擺幅增大;擺錘直徑增加使f降低、擺幅及渦流直徑增大。流速10cm/s下,最優單擺-擺錘直徑5cm、擺長20.5cm、33.7g。加阻流柱(擺)可降低f增加擺幅;水流速與共振擺長有量化關係。擺盪發電組的圓筒密度接近水時有較佳的發電效益,於不同流速下,改變擺長可調控發電組之震盪頻率使之共振,增加擋板可增加發電組擺幅使發電效能提升。

機率的陷阱——伯特蘭悖論

1889年,約瑟.伯特蘭(Joseph Bertrand)展示了以下問題:「圓內隨機一弦大於圓內接正三角形邊長機率為何?」並提出三種解法,而每一種解法都分別得到不同的答案。我們發現其他正多邊形也有類似情況,歸納出其中的規律,並且將伯特蘭的解法推廣為第四種,這種解法可以在範圍內任意產生無限多種機率。接著推廣到立體空間中探討,也同樣發生悖論,這些不一致的情況蓋提議敘述不清所致。

真是知「面」、知「心」又識「高」的雙心多邊形!

1.雙心n邊形中,過任一旁心作不相切邊的垂直線(旁心高)並與該旁切圓交於一點,再過此交點作旁心高的垂直線(旁高垂線)則 (1)過內心I作旁心高的垂直線,則該垂足與I、對應切點形成一角具有旁高垂線與圓I是否相交的判別性質。 (2)透過旁心高和旁徑、內切圓、外接圓半徑的關係,進而推導出雙心n邊形面積和三種半徑有關的一般式。 (3)只有雙心四邊形的四條旁高垂線相交形成的旁高垂四邊形和原雙心四邊形全等,且具有對偶性。 2.雙心n邊形中,過每個頂點作不相切邊的頂點高,會與對應外接圓圓心角之正弦函數值有漂亮的比值關係式。 3.推廣文獻1結果到雙心四邊形,可得內切圓半徑與四個旁徑間類似的關係式。