全國中小學科展

國小組

稻田中插秧與收割機運轉路徑之數學探討-找出有效的行走路徑

臺東縣占地面積351525公頃,農產耕地面積為47681公頃,稻作是本縣重要的農產品,種植面積約占12000公頃,前三大生產稻米鄉鎮市區為:關山鎮、池上鄉與臺東市。配合本校稻米種植課程,在觀察農業從業人員操作插秧、收割機具的行走路徑後,發現插秧與收割機具的行走路徑的不盡相同,因此想探討是受到哪些因素影響。 本研究以臺東市的稻田為研究場域,透過訪問農業從業人員、實際觀察與模擬後,分析在稻田內使用收割機、插秧機的行走路徑上的關係,找出影響行走路徑的因素,依據研究結果進行討論與提出建議。

智能割草機

智能割草機設計為 推車式設計及安全性智能設計。刀片高度在大約6~7公分處。不同的切割位置會影響切割的力量,隨著角度越大,施力效果越小12V馬達配12V鉛蓄電池,施力效果最好。車輪要有突起,才能深入草地中,這樣車輪才能受力。需考量因應地形的穩定性。前輪越大,遇到坑洞可以直接通過。齒輪模組以1:6能夠有較大的拉力及爬坡能力。馬達上的齒輪與車輪上的齒輪接觸點上下接觸,可避免受到草莖或雜物影響。採用2個超音波分別設定邏輯,能有效避障,擁有最佳割草路徑。

「沼氣」與「廚餘」關係的AI探討

有臭臭味的天然沼氣是一種混合氣體,其產生與廚餘和甲烷菌的厭氧化學反應有關,屬於生物化學的一部分。在甲烷菌吞噬廚餘的過程當中,可以將廚餘轉換成可利用的天然沼氣(主要是甲烷),是較為環保且潔淨的再生能源。沼氣是看不見的氣體,若無特殊的器具,是無法知道在沼氣生成時,周遭的環境發生了哪些變化。因此我們利用人工智慧(AI)軟體–mblock編輯程式,加上編寫甲烷和廚餘酸鹼(pH)值的量測程式,監控收集沼氣時的實際狀況,判斷沼氣收集的時機。透過數據的分析,定義出沼氣最佳的生成條件。實驗的結果顯示,發現在沼氣生成的過程中,廚餘會先酸化,pH值會先降低,然後趨於穩定。在我們的測試中,澱粉含量較高的廚餘搭配購買的粉體菌組合,可以產生最多的甲烷。

隧越如梭--雪山隧道知多少

為了揭發隧道神祕的面紗,我們組成「隧人士」偵探團,不懼千里迢迢的路程,親自到宜蘭縣造訪雪山隧道,參訪雪隧文物館、行控中心,探究臺灣最長的雪山隧道。 隧道內的溫度會受車流量、坡度狀況、排放廢氣量和濕度等因素的影響,使雪山隧道入口處與出口處溫度迥然不同。北向隧道冬季溫差最大可高達20℃,夏季溫差最小仍有13℃。為了驗證我們的想法,我們善用實驗室的設備器材,探討數種不同環境的溫升情形,以模擬隧道內溫度升高的原因。結果以250W燈泡的溫度上升較60W燈泡明顯;以二氧化碳與二氧化硫氣體溫度上升較明顯。此外,高濃度的二氧化硫、汽車廢氣溫度上升情形較低濃度氣體明顯;並發現乾燥空氣的溫升情形較潮濕空氣明顯。

「帶」你「藻」到抗老新「食」尚─裙帶菜抗氧化力之探討

海藻是近年來熱門的新「食」尚,更是絕佳的抗氧化物,我們採用碘滴定法來比較4種海藻及4種蔬果的抗氧化力,不論是哪一種海藻的抗氧化力都比蔬果佳,更以裙帶菜的抗氧化能力最好。但海藻汁液放置越久,抗氧化力越差。經加熱後,海藻抗氧化力明顯下降許多,因此,海藻是不建議經由長時間烹煮的。平時所用的調味料等添加物也會降低裙帶菜的抗氧化力,但是鹽或醬油的抗氧化力影響較少。裙帶菜又以海帶芽部位的抗氧化力最佳,所以可以多選擇海帶芽食用,來獲取更多的抗氧化物。裙帶菜及地瓜葉都具有防止蘋果褐變的性質,但又以裙帶菜在抗氧化能力上比地瓜葉更有顯著的表現。

智立耕生~智慧監控栽培箱之研究

研究主要的目的在設計一套能透過物聯網智慧調控的植物栽培箱系統,並比較人為光照及水耕種植和自然日照及土耕植物的成長表現。 實驗結果MotoduinoU1微處理器可以幫助我們解決問題達到智慧監控的目的。透過我們所學過的圖形化介面程式設計語言控制微處理器延長植物生長所需要的日照時間週期。LED成長燈解決植物所需的紅、藍光波促進生長;智慧調控植物生長最適的溫濕度以及自動補充水耕液的不足;更可以利用WiFi模組發揮物聯網的精神,隨時將監控的資訊上傳到網際網路,方便隨時監控植物栽培箱系統的運作。 透過不同感應模組的組合客製化智慧監控植物栽培箱系統發揮動手做創作的精神達到環保永續的應用。

蝶園生態大搜秘

本校校長宿舍,在學校志工的努力下,從一片荒地變成了生態園。在老師的教導下, 我們發現蝶園中的蜜源植物有19科;寄主植物有26科;而蝴蝶有29種,可分成1.定居型 2.訪花型3.偶發型三種。而在抑制雜草的實驗中,我們發現覆蓋粗糠在3公分以上即可達到 效果。

哇!不漏了吔~罐裝牛奶傾倒方式改良之探討

本研究藉由生活中對「倒牛奶漏出」情形感到好奇,開啟了研究,並設計實驗針對不同變因進行探究。藉由觀察、實測,發現圓弧狀瓶口的瓶子容易產生回漏狀況;當瓶裝液體量較多時,傾倒角度較小就會開始流出來,也容易回漏;而越濃稠的液體,在剛超過「起始角度」時,較容易從瓶口旁出現回漏。 另外,我們也發現,小孩子要倒出大容量瓶裝液體時,因操作不易,容易使液體回漏。於是我們透過實驗、討論,設計出使液體不回漏的環狀套環,並結合自製「傾倒輔助架」,協助解決生活中遭遇的問題。 最後提出傾倒牛奶較佳的方法:(1)透過瓶口凸邊設計,改善傾倒牛奶時回漏情況。(2)使用設計製作的「傾倒輔助架」,便可適用在1800-2000ml的中大型罐裝瓶,倒牛奶就變輕鬆了。

新的角度看Qwirkle--形色九連塊的列舉

在接觸了Qwirkle之後,我們開始研究如何列舉出形色九連塊。我們發現不管是科展歷屆作品或是網路上的論文資料,大部分都夠過圖文操作來窮舉所有多連塊組合,而且也沒有人將多連塊加上Qwirkle的規則限制,因此開始了這次的研究。研究過程中,我們發現形狀背圖和顏色背圖的列舉是找出形色九連塊所有組合的關鍵。透過背圖和外接長方形的利用,我們發展了3種方法來列舉所有的組合。最後,我們找出了所有形色九連塊並統整了可連接數字與不可連接數字的變化。

轉動吧!羅馬競技場-影響自製遊戲機臺進球機率之因素探討

針對學校舉辦的園遊會,我們決定設計一個吸引人又可獲利的攤位。經過實地觀察遊樂場裡球類的遊戲機臺、上網蒐集資料及下載有關的遊戲軟體,設計了一個遊戲機臺並做了以下實驗: 實驗分六方面來實施:1探討哪一種球較適合做為遊戲機臺的用球2不同出球斜板及得分面板角度的進球機率3得分孔的排列形狀、位置、大小及疏密程度的進球機率4瞄準區域位置的進球機率5加上裝飾物的進球機率6邀請測試員進行實測,並改良遊戲機臺。 實驗發現:以彈力球投擲結果較穩定,出球斜板角度、得分孔的排列方式、孔徑大小、疏密程度、瞄準區域位置、得分筒的轉速,對進球機率皆有影響。特別是加上裝飾物及瓦楞紙對改變進球機率有較大的影響。