全國中小學科展

國小組

杯子裡的吸管是怎麼折斷的?

我們發現水中的吸管會受到容器的形狀,和吸管放置的位置所影響,為了進一步瞭解光的偏折,我們利用吸管、螢光棒、雷射筆在不同容器的觀察實驗,和透過不同容器觀察小豆子的變化,瞭解吸管在水中是怎樣偏折,也從中知道了吸管會在水中偏折的原因。

雲端也行~智慧型黑棘蟻觀察箱

黑棘蟻(polyrhachis dives)為台灣常見本土的大型蟻種;它體型碩大容易觀察,是了解馬蟻生態重要的蟻種,同時也是入侵本島、危害環境的紅火蟻剋星。黑棘蟻對溫度、濕度、食物及水源十分依賴,環境不良便會強力的遷徙。本作品採用剪枝法摘取蟻窩,保持黑棘蟻完整的族群,放置於智慧型黑棘蟻觀察箱飼養。智慧型黑棘蟻觀察箱有以下的特點:1.觀察箱配有Webduino晶片控制溫、濕度感應器自動控制排風系統,使觀察箱保持最適合的環境。2.利用水位感測器及沉水馬達自動補水。3.利用google表單自動紀錄觀察箱的環境變化。4.利用網路遠端操控觀察箱。

菱角變身秀

本研究希望透過對菱角澱粉性質的探究,了解菱角澱粉利用的可行性,並尋找菱角澱粉加工利用的機會。由實驗發現萃取菱角澱粉時,乾燥方式會影響粉末顆粒大小,其中以日晒法所得到的粉末最細,而左營菱角澱粉的色澤偏紅褐色,且在黏度比越南菱角高,但是若在菱角澱粉糊內加入不同的添加物或改變溶液酸鹼值都會影響澱粉的糊化溫度和離水程度,其中以添加沙拉油或溶液pH值為5的時候澱粉糊的黏度最高,而添加鹽的菱角澱粉糊黏度最低;而加入pH值較低的醋最能降低菱角澱粉糊的離水現象。另外透過實驗及官能品評結果發現菱角澱粉適合用來油炸及當果凍粉使用。我們的研究結果可做為未來學校本位課程中發展菱角特色料理時的參考,也可提供給業者進行菱角創意料理的研發。

海上的楚河漢界-探討影響漁港使用攔木網效果之研究

暑假期間,看到漂流木無預警進港干擾漁民與旅客生活,於是激發我們想要實驗探究攔木網效果的因素 –「攔木網」幾項結論包括:第一、海流大小主要影響攔木網的潛流量、海浪大小主要影響攔木網的跨越量;第二、當漂流木密度比例越大,攔木網通過 的潛流量越多;漂流木密度比例越小,攔木網通過的跨越量越多;第三、提出兩種最佳組合模式『間距1.6cm(80cm)+裙部6cm(300cm)+乾舷高度0.4cm(20cm)』、『間距2.4cm(120cm)+裙部5cm(250cm)+乾舷高度0.35cm=17.5cm)』,可以發揮最高攔截效果;第四、研發複合式攔木網,網袋空間攔截率高達88.6%,使攔木網效能達到最高,並且專家及廠商確認可以執行;第五、攔木網架設位置選擇內港效果最好。最後,希望經由以上的研究,能提供有效的資訊給漁港或漁業署在申請製作攔木網的依據。

氣動式軟型人工肌肉機器手~自製復健輔具

「氣動式軟型人工肌肉機器手自製復健輔具」以氣體當作動力,且以矽橡膠作為承受載具,結合纖維增強結構設計,當矽橡膠載具空腔充氣後,造成特定應用要求方向的彎曲,模擬帶動手部肌肉重複運動狀態,達到手部的復健效果。 我們開發了柔性氣動制動器的簡單製造方法及便利的測量系統,如柔性氣動制動器加氣壓時產生力曲率半徑,扭曲,延伸軌跡和制動期間的輸出表徴。為了操作模擬柔軟的機器手套,設計人工操作氣壓控制系統,包括氣壓分流閥和閉環調控閥以調節壓力,而設計了柔軟機器手復健手套的系統雛型。 根據熱能鬆筯的生活觀察,結合遠紅外線加熱纖維布及自製多型柔性氣動彎曲制動器,製作了第一款方便可攜式柔軟並加熱的軟性機器手復健手套系統。

開不開,有學問-皮鞋開瓶塞研究

一則網路影片用皮鞋開酒瓶塞,引起我們的好奇,背後的原理和影響因素是什麼?經討論及資料蒐集,設計實驗並自製撞擊器來控制撞擊力,希望找出原理和影響的因素。發現:撞擊力須透過液體傳遞,且液體量要足夠;撞擊頻率高有較佳的瓶塞移動效率;撞擊力傳遞至瓶塞須大於瓶塞及瓶口間的阻力才能使瓶塞移動;瓶身角度須水平置放;墊子的緩衝性太好會吸收撞擊力,可能無法克服瓶塞的摩擦力;不同材質及不同表面性質的瓶塞會影響瓶塞移動的成功率;容易產生氣泡的液體,瓶塞移動成功率較好,黏滯性高的液體則較差。瓶塞移動的主要因素是靠撞擊力的傳遞來推動瓶塞,可以用流體力學的白努利定律來分析,而空蝕現象的發生則有助於瓶塞的移動。

蟹謝光臨~後壁湖寄居蟹換殼計畫

陸棲寄居蟹 (Coenobita)為台灣海岸常見的蟹類,恆春半島後壁湖地區雖已列入保護區,但周邊開發甚早,人類大量捕食貝類、螺類,寄居蟹因此無法從大自然獲取螺殼,造成中、大型寄居蟹70%以上背負的是脆弱、保護力差的蝸牛殼。飼養過程觀察到寄居蟹嗅覺遠勝於視覺、有弱肉強食、霸凌搶殼等生物野性,同時還發現選殼的重點除了大小之外,螺殼尾部角度是主要選擇依據,為此我們解剖螺殼做3D列印人工殼觀察。我們號召本地海產店響應換殼計畫,從螺殼的收集、清潔、標記到募集三千顆的海螺殼,提供後壁湖地區寄居蟹換殼,希望藉此喚起大眾對物種保護的意識。

以柔克剛

起跳後落地時,腳要做『緩衝動作』,這是一種以柔克剛的方法。起跳後落地時,腳會自然的彎曲,但是:一、高度越高衝力越大嗎?二、為什麼要有這些彎曲關節的動作呢?三、落地時,腳接觸在比較有彈性的地面上,能夠減緩衝力嗎?

光纖及雷射導光在建築物振幅及結構安全可行性之探討

元宵節路邊攤販,叫賣一種『滿天繁星』的小型手電筒,光源前面接著一串細細長長、顏色不一的透明塑膠「光纖」,把電池開關打開,細線頂端就會發亮!作者群首先意外發現光纖斷裂與轉折處,可透露建築物內部結構受損的訊息與方位;續而在應用雷射筆作全反射的實驗裡,再進一步發現「光纖雙向傳輸」及「光線槓桿原理」,可以用來偵測建築物的位移。「光纖」和「雷射光」相加乘,在生活中可發揮無遠弗屆的應用功能,值得大家來關注。在整個實驗過程中,對光纖導光特質有更進一步的了解;並且經由文獻的探討:鐳射偵測準靜物的位移等,變因的操控、觀測、分析,學到了網路資源蒐尋與擷取、數位相機、放大量測等方法、收穫良多。

馬虎小組的妙探尋兇-解開影響冷製法馬賽手工皂「不成皂體」的關鍵之謎

全班曾用冷製法做馬賽皂,只有我們不成皂體。逐步改變變因解謎:橄欖油過量造成配方中總油鹼比例超過5:1,即鹼量不足,使皂體偏向軟塌不成形發展,但仍成固體;一旦橄欖油失手量達3240克使總油量與總鹼量的比例達10:1,則即使4位組員分別打皂增加人為變異皆可重現當時的不成皂體,甚至再攪拌到Trace入模保溫後仍是不成皂體。實驗數據顯示我們的馬虎造就橄欖油量過多和手動攪拌互相影響使油鹼混合液從入模保溫到開箱晾皂前這段時間的含水量較高。研發暖氣定溫25℃加除溼模擬適當晾皂環境成功縮短晾皂時間。解謎過程出現無法忽略的事實:晾皂期皂體重量減少百分比和pH值的趨勢關係視為肥皂熟成的雙向判斷。意外發現不成皂體的多元面貌值得未來深究。