全國中小學科展

國小組

「絕對不偏心」-酒架平衡重心的探討與廣用酒架的設計

在旅遊時看到一座特殊的酒架,上面的酒瓶看似漂浮在空中,而感到好奇藉此深入研究酒架。 影響酒架平衡的變因有,包括酒架的穿孔角度、傾斜角度、側面底面寬度和正面底面長度、酒瓶的長短大小、瓶中裝的內容物多寡等。在研究中,發現不同的酒瓶,會有不同的平衡範圍,酒架是有一個掛重的範圍的而不是一個固定值,當酒瓶越輕時,酒架的水平夾角要越大甚至接近90度,較易達成平衡;當酒架傾斜角度加上穿孔角度,如果大於或等於180度時就一定不能平衡,當左右力矩大約相等時,重心落點就會落在酒架的底面範圍中而平衡。 我們利用齒輪來改變穿孔角度,與可拆換的傾斜角度控制板來改變底面積及水平夾角,成功做出一個能置放多樣酒瓶的廣用酒架。

玩美教室-綠濾植物好療癒

學校附近有煉油廠的大煙囪,隨風飄來的PM2.5是健康隱憂,所以我們自製主動抽氣式綠牆,以了解室內栽種綠色植物是否有助於改善教室空氣品質。研究後得到的重點有: 一、利用滯塵力佳的五種室內植物及廢棄課桌,自製主動抽氣式綠牆,既環保又能美化教室。 二、相較於密閉空間的PM2.5自然沉降,在主動抽氣式綠牆中放置非洲菫、嫣紅蔓、波士頓腎蕨時,能更快降低教室中的PM2.5濃度。 三、加快風速能讓主動抽氣式綠牆中的波士頓腎蕨有較好的吸附PM2.5效果,提高光照和使用霧化器加溼葉面的影響則不顯著。 四、在主動抽氣式綠牆中放置波士頓腎蕨,在4小時,風速2.8m/s,光照1840Lux,並使用霧化器適時加溼葉面的條件下,跟緊閉門窗後讓PM2.5自然沉降相比,PM2.5下降率可增加32%。

水與空氣的相撲大賽-旋轉彎管對水面升降的影響

本研究是從改良虹吸管實驗將水引出的使用習慣出發,進一步探討旋轉彎管對管內水面升降的影響。 首先在研究1和2中發現在空氣中旋轉管子後,管內水面上升,旋轉愈快及旋轉半徑愈大,水面上升愈高。在研究過程中,意外發現管內水面有時不升反降。因而設計研究3,直接將管子上下顛倒,改由在水中旋轉,管子轉愈快及旋轉半徑大,管內水面下降愈大,且變化幅度比研究2明顯。甚至可將空氣引入水中,增加水中含氧量達18%。 最後研究4中發現傾斜彎管其傾斜角度愈大、彎管鉛垂向下且出水口端低於水面時,當旋轉後,最能啟動虹吸管減少抽水時間,外管愈長抽水愈快。值得一提的是彎管並非在旋轉半徑大時抽水最佳,此與前三個研究結論顯然不同。

幽靈竹節蟲的環境適應性與生存策略

幽靈竹節蟲(Extatosoma tiaratum )是澳洲引進的外來種,在臺灣已經廣為飼養,若逃逸至野外,是否會大量繁衍,影響生態環境?本研究探討其在台灣的適應與防衛方式,結果發現幽靈竹節蟲在環境的適應性方面,可食用多種果樹和本土植物;風吹時身體會隨風搖擺,融入所處的枝葉環境中;在生存策略方面,幽靈竹節蟲主要採取有性生殖、孤雌生殖為輔的繁殖方式,卵會偽裝成種子以增加孵化率。其防衛方法有剛孵化時會擬態成蜘蛛蟻、若蟲擬態成蠍子、雄成蟲擬態成大螳螂,此外雌蟲會偽裝成帶刺的枝葉等。其體色也能隨著所處的環境改變以融入環境中。若幽靈竹節蟲若逃逸到自然環境中,可能對芭樂等果樹產生衝擊,於相關的飼養與管理,須儘早謹慎因應處理!

阿嬤的心願-多功能燒香拜拜神器

本研究自製模型屋、自製空氣清淨機、自製燒香拜拜神器,線香在拜拜神器內燃燒隔絕外部對流以降低汙染物對室內影響,利用空氣品質檢測器,檢測 TVOC、HCHO、CO、CO2、PM2.5、PM10,共6項濃度變化。實驗結果如下:49 %民眾有燒香,燒香是重要祭拜儀式。燒香與汽機車汙染物濃度不同,且差異很大。拜拜神器清淨速率:TVOC、HCHO、CO、CO2、PM2.5、PM10線香燃燒完後,大約清淨2分鐘達到室內空氣品質標準,線香支數:可以清除燃燒3支香的污染物,建議燒1支香主要是HEPA過濾網更換成本較高。過濾網耐用度:每燃燒50支香後,平均濃度CO增加43.57PPM、CO2增加94.83PPM、HCHO增加0.045PPM、TVOC增加0.53PPM、PM2.5增加9.06μ g/m ³、 PM10 增加 13.11 μ g/m ³。成本:燃燒 200 支香計算每支香燒香成本 4 元。

水之呼吸-陸之型-扭轉旋渦

本研究自製排水模型與設計連通管的水位觀察法,來探討水槽排水速度的影響因素,結果發現排水速度的影響主因有三: 1.水漩渦:當水槽內的水排出時,水流穩定沒有旋轉、或者破壞水流旋轉使其不產生漩渦,會加速排水的速度 。 2.空氣:當水漩渦產生時會造成水槽上方的空氣往下流動,如果阻擋空氣的流動就可降低水漩渦的產生,提升排水的速度。 3.排水孔洞:排水孔洞越大,排水效果越好,但同時也更容易因為水的初始旋轉而產生水漩渦,降低排水的速度。 最後,利用水流阻擋板與空氣阻擋板來破壞水流旋轉,使其無法產生水漩渦,造成水管充滿水而產生虹吸現象,進而加速排水的速度。

3D不NG

透過網路所公開的Prusa i3印表機設計圖和硬體設備說明資源,我們就以小學生的身分嘗試自製3D印表機。並希望自製3D印表機,已經完成多項日常需求中的物品,諸如: 1.個人文創商品:創意花盆、玩具魚、手機外殼、四肢可活動的機器人…等等。 2.用品修補:雨傘柄與機器人零件(例如損壞的關節與肢體)…等等。 3.機械零件修補等物品:轉軸與齒輪…等等。 在自製3D印表機以及校正的過程,我們改善冷卻系統使物品塑型更快,可減少變形並增加良率。

「孑」殺-探討常見水中動物對孑孓的生物防治評估

會取食孑孓的水生動物:斑節水螳螂、太平洋麗龍蝨、點刻三線大龍蝨、豉甲蟲、小仰泳椿、中華粗仰椿、負子蟲、巴蛭屬水蛭、澤蛭屬水蛭、蜻蜓水蠆、豆娘水蠆、蓋斑鬥魚、野生孔雀魚、大肚魚共14種,不會取食的:水黽、姬牙蟲、小划椿。每日取食孑孓(與500隻孑孓共域)的量,魚類以蓋斑鬥魚最多(全吃完),其它類以豉甲蟲最多(取食285.67隻)、負子蟲(取食214.67隻)、斑節水螳螂 (取食157.33隻)居後。本實驗經過不同水質條件測試(pH值、鹽度、溫度),可以應用於戶外景觀池、生態池或農業蓄水池,除了食蚊魚,水生昆蟲也是一種防治孑孓的方法,本研究確認哪些水生動物能取食孑孓,也能讓大眾知道只要在水田發現這14種孑孓的天敵,就能執行「孑」殺任務。

磁性去塵靈黏土的重新組合及應用

市售去塵靈是一種清潔軟膠,其能有效沾黏鍵盤細縫的灰塵,但對於深層細縫的灰塵仍無法清除,於是從科學玩具—磁性黏土發想,結合鐵粉和自製去塵靈,重新組合成「磁性去塵靈黏土」,研究出更佳的清潔效果,並探討新的加值應用。 我們發現:(一)市售去塵靈加入鐵粉後,黏性、延展性和吸附力不會受影響,有一樣的清潔效果。(二)可自製與市售去塵靈一樣性質的去塵靈,並找出最適當的配方比例(三)透過磁鐵的吸力,磁性去塵靈黏土可以吸附底層細縫的髒污。(四)磁性去塵靈黏土最適合應用在管線清潔。 並研究利用電磁鐵可以發揮強效磁力與控制磁力的特性,放置在管線兩端以輔助管線內磁性去塵靈能均勻受到磁力,使其在管線內移動清潔。

五顏六「色」,「跑」為上策

我們可以看到新聞上時常有很多地方在舉辦彩色路跑,路跑增添繽紛色彩雖然有趣,但在環境與健康的考量下,也讓人產生疑慮,這樣會造成環境污染嗎?對人體會造成傷害嗎? 透過驗證過程,首先我們調製不同顏色、濃度的色素水,用來澆淋植物後,觀察色素對植物是否有影響;將彩色路跑粉末撒在豬皮、豬肝上,觀察路跑粉末對人體是否有影響;另將路跑粉末撒在棉布及水泥塊上,觀察路跑粉末對環境有沒有影響。 經過一段時間的實驗,我們發現路跑粉末,除了將皮膚、衣服、植物的根和莖染色,對環境也容易造成汙染、不易清理。所以我們也許可以藉由此實驗結果,提倡只要「健康路跑」不要「傷害」,確保一個永續經營的環境。