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舞動「迴」旋──迴力鏢飛行能力與迴力效果之探究

本研究欲探究迴力鏢的飛行能力與迴力效果,並將其飛行能力區分為:滯空時間與飛行距離兩項。我們的研究發現:影響迴力鏢滯空時間、飛行距離、迴力效果,最重要的因素是「重量」、「翼面長度」、「翼面夾角」:「重量」越重,「翼面夾角」為90度時,迴力鏢的滯空時間、飛行距離、迴力效果越佳;「翼面長度」越短、「翼面重量」越重,則迴力鏢的滯空時間、飛行距離、迴力效果越佳;「翼面寬度」越寬、「翼面長寬比」比值越小,則迴力鏢的飛行距離越遠;而迴力鏢外型對迴力鏢的飛行能力、迴力效果沒有顯著影響,但V型迴力鏢是飛行能力、迴力效果最差的迴力鏢。由此可知:重量越重、翼面長度越短、翼面重量愈重的迴力鏢,其飛行能力與迴力效果最佳。

農夫的打豆農具—連枷

老師說了一個用打豆的農具來敲打豆莢,取出豆子的故事,故事中最引起我們注意的是「打豆農具—連枷」。我們利用竹竿、木條設計小型的「連枷模型」器具,實際操作後,發現連枷的長、短竹桿是同步運動的,也知道自由落體的運動使連枷的短竹竿產生重力轉動。 我們利用小型的摹擬連枷工具,探索擺動桿和敲擊板間產生的撞擊力,發現當敲擊板和擺動桿之間的夾角越大,撞擊的力量越大;當敲擊板的重量越重,長度越長,敲擊的力量也越大;而且重物從越高的地方掉落,撞擊擺動桿,使敲擊板產生的力量也會越大。最後我們利用「小型摹擬連枷工具」來敲擊堅硬的食品,真的可以敲碎,幫助了全口假牙的爺爺,可以高興的吃到喜歡的食物。

甜言蜜「羽」----羽球拍甜蜜點之探究

我們將長條棒狀物,一端固定後水平轉動落下撞擊鐵球,測量鐵球擺盪的高度,來尋找其打擊甜蜜點。我們發現棒狀物的長度和寬度都不會改變甜蜜點在全長的比例位置。而材質、重心的改變會影響甜蜜點在全長的比例位置。在實際測量羽球拍後發現,廠商會控制球拍重心將甜蜜點置於拍面正中央,讓使用者有較大的擊球面積,不易失誤。建議握把布也要盡量使用重量輕薄,以免改變球拍重心,導致甜蜜點下移,影響擊球力道。

轉、轉、轉、紙轉千迴

洪新富老師有張隨著開合旋轉的紙雕名片,我們好奇: A、如何製作會旋轉的紙雕? B、其旋轉角度有無規律? 在分析探討後發現: 一、在菱形結構中,當摺線呈階梯狀,就能旋轉; 二、在鳶形結構中,要旋轉還須:「中線至較大剪角頂點距離」 ≥「中線至較小剪角頂點距離」-「第一層和第三層剪線在對摺線上的間距」。 三、菱形和鳶形結構,不管每層剪角是否相同,相鄰兩層的旋轉角度皆會相差 「180度-第n層起始處與第 層起始處的夾角」, 其中每層剪角相同的結構,相鄰兩層起始處夾角為一個摺角。 四、在圓形結構中,當摺線呈階梯狀,且摺角不等於180度即可旋轉,其中 若摺角皆<180度,則逆時針旋轉,若摺角皆>180度,則順時針旋轉, 且旋轉角度都隨層數遞增。

「三寶」的重生~寶特瓶變身3D列印線材之研究

本研究探討了使用回收塑膠寶特瓶製作PET線材的可行性。我們設計了數個不同功能的模組並使用TINKERCAD 3D建模軟體進行了優化,使過程更為穩定和高效,同時也考慮了減少廢棄物的製造量,以達到節約成本、保護環境的目的。 研究發現,為了得到品質更佳的成品線材,需要在生產過程中控制PET條寬度均勻性、拉線速度、加熱頭溫度、加熱塊支架變形和加熱塊溫度浮動等因素,以確保成品線材的品質。此外,本研究也嘗試將所有模組整合在一個平台之上,探討製作出一台具有全功能機器的可行性。 最終,本研究成功實現將使用過的寶特瓶變成PET線捲的目標。未來,我們將繼續優化該機器的設計,增加自動化程度,並探索更加環保的製作方法,以達到更加可持續的生產方式。

STOMP-自製電音BAND

本研究目標旨在完成多人合奏、原音重現的自製樂器,透過Arduino作為傳遞訊號的中介,並以電腦對應輸出不同樂器的實際音色。在系統架構上,我們利用Arduino的類比訊號,讀取電壓值轉換成字串對應音階,實際錄製我們想要的樂音建立音源資料庫,以視覺化圖形輔助音階表現,隨時對設備進行調整,完成撥放系統的模組。實驗過程中,我們測試了兩個世代的訊號傳輸系統,最終以分壓原理為知識架構,焊接可變電阻,形成有效、穩定的訊號傳輸。其次,以生活上的紙箱素材、Cat6雙絞銅線、鋁箔紙自製耐受恢復力高、導電性高的琴鍵結構。最終,透過以上的研究歷程製作出虛實整合的電音樂團(BAND)。

康達效應快現身〜我「照」你!

本研究以紋影攝影裝置為實驗工具,拍攝氣流流經物體時其軌跡變化,過程中我們清晰的看見康達效應,證明氣流流經曲面時會改變原行進方向。且發現風源須與圓柱體維持適當距離,方可產生最明顯的康達效應。此外,當氣流流經柱體,其側面夾角小於120°時,所產生的康達效應最不明顯;夾角大於135°時較明顯;流經圓柱體時最明顯,其中當底部直徑大小與氣流範圍相當,康達效應尤其顯著。另外,氣流流經適當曲率的水滴形物體,可順流通過之;而流經不適當曲率的水滴形物體則會產生紊流,不過利用導流板便可改善此問題。最後,我們運用本研究結果,在冷氣機出風口設計了S型曲面導流板,優化氣流流動方式,達到較佳冷房效果。

「互」 貴「花」開-海路應用之初探

互花米草佔據金門沿海造成生態危機,我們將滿坑滿谷的廢棄互花米草做實驗,讓互花米草再生利用。 由實驗得知,將互花米草添加於混凝土裏,測得坍度符合中度工作性,而混凝土內有綁紮互花米草三角形與正方形圍束數量越多,抗壓強度越強;且長方形下層綁紮條數越多,抗彎強度也越強,並實際鋪設校園步道堅固耐用。 現有「海路」採無筋混凝土施作,是因為鋼筋埋入潮間帶的「海路」會生鏽脹裂混凝土,今可「就地取材」將互花米草應用於「海路」,互花米草長期生長於潮間帶且不會生鏽脹裂,不僅可提升強度,還可讓廢棄互花米草變廢為寶,因此我們推廣宣導及自製金門特色文創-文鎮、杯墊、手機架等義賣做公益,達成SDGs,開創「永續金門」新局面。

以樹為師~探究兼顧發電效能及土地利用多樣性的太陽能板立體空間排列型式

發展太陽能源是世界趨勢,然而在地狹人稠的台灣,更突顯出太陽光電與人類自然之間的土地利用衝突。為了兼顧太陽能發電效能及土地利用多樣性,我們想到讓太陽能板由平舖式改為立體空間排列化身成太陽能樹,讓樹上方具有發電功能,樹下空間可供利用。 為求最佳發電效能,本研究仿生七種植物葉片排列方式,模擬三個季節太陽仰角與方位角進行光照實驗發現:影響夏至太陽能樹受光面積表現在於太陽能樹俯視視角的葉片排列分散程度;影響春分和冬至則於側視視角的葉片排列分散程度。再以太陽日照量理論值計算各樹型發電量,最後我們找出輪生樹為受光面積及發電效能最佳樹型,以提供發展能兼顧太陽能發電效能及土地利用多樣性的太陽光電方向。

肥皂水處理大作戰~為防疫與水循環永續盡份心力

臺灣在2021年受到缺水與疫情的影響,本團隊以DFC學習法來釐清相關問題,將「防疫勤洗手產生的肥皂水經處理後,供植物灌溉使用」作為研究構想。根據國小課程「水污染與防治」、參訪污水處理廠和相關文獻,得知「活性污泥法」常應用於處理生活污水。故決定以活性污泥法的原理自製處理器來處理肥皂水,本研究的前導實驗在培養污泥及篩選試驗用肥皂水,而主題實驗的變因有肥皂水濃度、肥皂水添加活性污泥混合液的比例及曝氣時間,經研究得知合適的處理條件為肥皂水濃度 2.5 %(含)以下,肥皂水與活性污泥混合液的比例為1:30 ~ 1:10 ,且曝氣至少1 h,經綠豆發芽驗證得知再生水優於自來水。期望透過本研究的自製肥皂水處理器為防疫與水循環永續盡份心力。