全國中小學科展

國小組

〝紙〞不住的轉

運用界面活性劑會破壞水的表面張力之原理,找出能讓紙蛇轉動速度最快之條件,並從日常生活中尋找也能使紙蛇轉動的液體。利用同一原理,發現其他有趣的小遊戲。

想入「啡啡」,「皂」「板」有理!

咖啡量大,廢棄渣處理漸成議題,查詢咖啡渣成分,設想可利用方式,加入氫氧化鈉將內含油脂皂化洗出,其餘殘渣以糯米澱粉糊膠結製成板材;製皂部分探討肥皂在不同濃度氫氧化鈉中的溶解度,氫氧化鈉濃度、用量、添加乙醇、分次反應對皂化反應的影響;咖啡殘渣製板部分探討糯米糊加熱溫度、糯米糊與咖啡渣比例對板材抗彎折、隔熱的影響;板材使用、回收部分探討防水性、加入生澱粉(含澱粉酶)廢棄時分解情形。以咖啡渣製皂製板,從製作、使用到廢棄完全不產生污染,廢棄後可堆肥、作為燃料或是一般垃圾,毫無環境負擔,能充份利用咖啡渣的殘餘價值。

凱爾特石的反轉密碼

我們發現可以改變方向旋轉的迴旋棒(rattleback),感到很驚奇。我們想探討它產生迴轉的變化與原理。我們以(1)文獻探討法(2)調查法(3)數位成型法(4)灌模法(5)實驗法(控制材質、大小、形狀、底面粗細、旋轉力量、施力點、施力方法、施力方向等變因)(6)TRACKER軟體分析法進行研究,探討迴旋棒產生反轉的現象、原理及變化。我們發現:迴旋棒的反轉現象會受形狀、材質、重心位置、受力位置、受力大小的影響,我們應用迴旋棒X、Y、Z軸的關係及重心結構原理,對於這種發現我們十分興奮,希望繼續探討實作新型迴旋棒,擴展研究成果。

除藻大作戰~水族缸除藻生物大亂鬥

為了改善水族缸絲狀藻滋生的困擾,我們以不同色光照射絲狀藻,期待找出何種色光容易造成絲狀藻增生;再以3種水族缸常見的絲狀藻(髮藻、絨毛藻、轉板藻)為食物,養殖同重量的紅米奇、三色天鵝、小猴飛狐、槍蝦、紅米蝦、大和藻蝦、角螺、斑馬螺及黑金剛螺進行攝食絲狀藻能力的實驗,希望找出攝食絲狀藻能力最強的除藻生物。經過5個月實驗期,總計212隻除藻生物的實驗過程,結果顯示:1.藍光(波長450nm)容易造成絨毛藻滋生,2.全光譜白光讓轉板藻生長快速,3.大和藻蝦清除髮藻的速度最快,4.髮藻是最容易清除的絲狀藻,而絨毛藻最難清除,5.經過綜合比較,大和藻蝦與紅米奇是最強的水族缸除藻生物。

“豆”志昂揚~探討豆芽甜、脆因素及銀芽得來速方法

豆芽的生長週期短、營養價值高、不受天災影響,很適合成為現代人的桌上佳餚。市場的豆芽很便宜,但是餐廳的銀芽很昂貴,豆芽達人說:豆芽人人會種,但是有機的好豆芽卻是一門大學問,餐廳廚師說:銀芽只能慢慢摘,貴在費時的功夫上。豆芽和銀芽充滿秘密,所以我們決定做研究:一、市售豆芽的甜、脆度;二、探討豆芽生長的變化;三、影響豆芽甜、脆度的因素;四、研究製作“豆芽溫箱”;五、研究快速取得銀芽的方法和器材。研究得知:一、選豆是種出好豆芽的第一步;二、環境溫度、注水溫度和光照狀態會影響豆芽的甜度;三、環境溫度、注水溫度、加壓重量和浸泡時間會影響豆芽的脆度;四、自製的“超級讚豆營”可以得到香甜、爽脆、得來速的銀芽。

「聲」獲好「頻」--探討影響紙喇叭音頻變化之因素

我們知道紙喇叭有擴音效果,聲音的三要素包含音色、音頻、振幅,本組想進一步研究紙喇叭對音頻分佈變化的影響。先了解市面上紙喇叭的類型及特徵,探討聽感與音頻分佈之關係,了解不同材質、長度和形狀對低、中、中高音頻分佈變化的影響。將通過紙喇叭出來的單音,以軟體轉化成頻譜進行分析。 研究發現,低音頻實驗長度的影響大,長的紙喇叭共振效果佳。中、中高音頻實驗紙材的影響大,瓦楞紙適合製作中、中高音頻效果的紙喇叭。 白棉紙40cm三角形低頻效果佳,具家庭劇院音感,適合聆聽熱門音樂。瓦楞紙20cm三角形,能提升響度展現中音頻音質特色,適合聆聽人聲及管絃樂。白棉紙40 cm四邊形及所有瓦楞紙紙喇叭,聲音清晰乾淨,適合聆聽長笛或洞簫等音樂。

風蕭蕭「吸」家清涼

本研究利用風力引進屋頂室外空氣,來降低室內溫度。將屋頂空氣引進室內有三項基本要求:「進氣效率高」、「防水效果好」、「能依風向轉動」。利用風洞與風速計測量「各種形狀的通風開口」、「對風向不同角度開口」的排吸氣速度,發現開口面對風向時進氣速度最快,找出吸氣效率最佳的方向後,再以氣水分離器的離心原理設計能將空氣、雨水分離的的管道,加上能隨風向轉動的開口,完成能以360度風向防水進氣的裝置,經模擬實測結果,自製的防水進氣裝置,在有風的晴天時,最多能降低室內溫度14.3°C(如實驗八數據)。

「冰」與「火」之爭

此研究是利用溫差發電晶片(SP1848-27145)的特性,將日常生活中額外產生不必要的廢熱收集起來轉化成電能,為環保盡一份心意。此研究與其他相關溫差發電實驗最大的不同之處在於溫差發電晶片的”熱面”並非直接接觸在熱源之上,而是透過導熱材料將”廢熱”引導出來。至於溫差發電晶片的”冷面”則是透過環境溫度或是保冷凝膠墊的方式進行被動式降溫。此外,由於熱能是透過導熱材料傳導過來的,如何在傳導過程中有效地將”熱”保存起來提供給溫差發電晶片(SP1848-27145)熱面使用,以及溫差發電晶片組不同的排列組合方式,均為本研究主題所要探究的項目。

「燈」?造能,能不能?

太陽能板是目前新興開發的能源,在日常生活上太陽能板常裝設用於熱水器或是路燈上面,藉由太陽光來發電。我們嘗試利用室內的燈源來驅動太陽能板,透過數十種室內常用燈具來測試,試圖找出效率最佳的燈具。找出最佳燈具之後,再更換不同種類太陽能板,確定效率較佳的是單晶矽太陽能板,然後進行光照入射角度的測試。經過反覆多次的實驗,我們發現鹵素燈以 90。角照射單晶矽太陽能板能有最大的功率。我們也自行製作一個以太陽能板來驅動的吊扇,希望能推廣太陽能板的用途,讓室內照明的光線能「一光多用」,突破太陽能板只能用太陽光發電的想法。

鳥鳴鶯啼-探討鳥笛的製作與推廣

從六上翰林「聲音與樂器」我們學習到製作樂器的方法,加上看到路邊賣的「水鳥笛」及為了想「引鳥出洞」而動手利用竹子來製作不同的鳥笛。本實驗是從鳥笛的結構,探討吹嘴(長度、角度、位置)、竹體(長度、內直徑大小、厚薄)、氣窗(形狀、尖銳度)三者與頻率、響度的關係,以及三者彼此互動的關係。研究顯示,吹嘴內直徑與氣窗內直徑相同,吹嘴黏貼處0.9cm、角度30度吹出的頻率最大。竹體外殼越薄,頻率越大。在鳥笛的應用情形,有材質不同的鳥笛、拉桿鳥笛、指孔鳥笛。材質以PVC水管頻率最大,紙捲筒最小。拉桿鳥笛上下拉動空氣柱長短,指孔鳥笛控制指孔面積大小,都能吹出美妙的樂曲。最重要的是「急難救助拉拉笛」的發明,更是令人感到驚訝!