全國中小學科展

國小組

「聲」「氣」勃勃─聲波滅火之原理探究與裝置改良分析

我們利用西卡紙製作不同孔徑與筒長的聚音筒裝置以控制聲波前進的方向並提高音量,並以筆電及軟體(VB_generator)控制輸出聲音的頻率及音量找出較適合的輸出功率(30%),接下來利用分貝計測量各種孔徑與筒長的聚音筒在不同頻率與距離時的音量,且找到間歇性的噴射氣流與音量振盪之關聯性,得知聲波滅火可能與噴射氣流及聲波為疏密波有關。 從研究三到五的結果發現孔徑4cm的聚音筒效果最佳,而筒長越長出現最強噴射氣流的頻率越低,筒長25cm時為40Hz、筒長20cm時為45Hz且為本實驗中最強的噴射氣流。 製作新型聲波滅火裝置,研究後發現喇叭直徑越小,產生最大噴射氣流的頻率隨之變大;距離3cm且頻率在230Hz時擺角為最大值29.2˚,根據新型聲波滅火裝置的滅火效果測試,頻率為220和230Hz的聲波將蠟燭熄滅的距離最遠為36cm。

撐竿跳高,跳更高!

一、在奧運中有一種叫撐竿跳的比賽項目,賽中撐竿跳的選手一次跳得比一次高,我發現撐竿跳有些技巧,我想幫助選手跳得更高。 二、從觀看撐竿跳的過程中找出模擬撐竿跳的方法,並製作模擬裝置,也提出許多操縱變因,如竿子的長短、粗細、助跑速度……等,我在實驗中的這段時間,瞭解撐竿的歷史,也發現撐竿跳是一種有趣的運動。 三、我嘗試設計不同方法後,最後利用斜坡來模擬撐竿跳時的跑道,竿子綁上螺帽代表人在撐竿時所出的力道,撐竿輔助車(三角木塊車)代表人插竿的角度和動作,支架的位置高低代表助跑的速度,進行不同變因的撐竿跳實驗。 四、在實驗結束後,我集結所有可以幫助選手跳更高的方法,希望幫助他們撐竿跳高,跳更高。

綠手指的好幫手—水龍捲噴瓶效能之研究

我們在照顧陽台的盆栽植物時,發現加壓噴瓶無法完全噴灑到盆栽的每一個角落,因此研發了「水龍捲噴瓶」,並希望將本產品應用在大樓陽台以外的花園、菜園或草坪。本研究中我們主要探討影響水龍捲噴瓶的噴灑範圍面積的因素,以及如何讓它的噴灑範圍最廣,最有效率。我們比較了一般市售的加壓噴瓶與我們改良的水龍捲噴瓶,發現水龍捲噴瓶的噴灑面積較大、可較快速的將瓶內的水噴完,且讓植物得到足夠的水份。除此之外,它也是一個不需插電、不需接水管的節能省水裝置。根據實驗後的結果,我們有了以下發現:放置噴瓶的位置愈高、噴瓶加壓次數越多產生瓶內的壓力愈大、水管長度愈短,水龍捲噴瓶的噴灑面積就愈大。

指間世界「圓弧」「曲」

角柱與角錐側面都是由長方形或三角形組合而成,這些形狀的邊都是直的,我們想把直線摺痕改成曲線摺痕,探討能摺的條件與摺出的樣貌。我們依序在平面紙上研究無摺痕、一條曲線摺痕、兩條曲線摺痕、多條直線與曲線摺痕能摺的條件,發現曲面在彎摺處若找不到直線,則此曲面無法摺出來,封閉曲線不能摺成曲面,混合直線與曲線摺痕,摺痕間形成的曲面,只能是凸曲面或凹曲面,不能凹、凸曲面並存。我們把在平面紙上能摺的基本圖形連續組合繪製在圓柱與圓錐上,找出在什麼情況下能摺,其中能摺的作品若滿足3條件,則能「定型」摺出正n邊形的圖樣。我們可依此設計製作,創作出更多不同的形體應用在生活中。

「蓋」厲害

我們試著讓舊的煙囪蓋能隨風擺動,找出通風效果最佳的通風蓋,研究發現效果最好的通風蓋能有較通風球及彎管更好的排氣效果,在一些特別的尺寸和安裝位置時,會有吸氣的現象,利用能排吸氣的通風蓋能幫忙建築通風換氣。

察鹽觀測-探討溶液中的鹽度檢測

自然課「水溶液」單元,我們好奇怎麼得知溶液中溶質的濃度?鹽是生活中常用的佐料,但鹽攝取過多有礙健康,因此我們決定探討溶液中的鹽度檢測。針對純鹽水,自製比重計、光折射率及通電電流都是可行的方法,鹽的濃度越高,比重計的沉水深度越淺、光的折射角越小、通電電流越大。加了糖的雙溶質溶液,自製比重計、光折射率都會產生偏差,糖的濃度越高產生的影響越大,運用光折射原理的市售鹽度計也一樣會產生偏差;通電電流的檢測方式,糖濃度5%以上,電流會受影響而變小,但當糖濃度5%,通電電流並不會產生明顯影響,因此我們以通電電流來檢測市售火鍋湯底的鹽度,能有不錯的成效。改以太白粉為第二溶質會產生黏滯性,適用的濃度則為3%。

調查與飼養臺灣扇角金龜(Trigonophorus rothschildi varians )~翅鞘顏色會改變的原因探討

臺灣扇角金龜是臺灣特有種的鞘翅目昆蟲,體色多變像閃亮的寶石,多生長在海拔一千公尺的森林裡,我們想要揭開此種特殊生物的生物行為,進行生態調查。為了觀察在土團中產卵孵化情形,我們將牠們帶回實驗室,模擬拉拉山環境條件進行飼養,完成兩代的生活史。鞘翅實驗中,發現太陽照射後顏色會改變,在覓食、求偶、躲避敵人等不同情況時,鞘翅顏色會改變,我們分析並歸納結果。將鞘翅固定在360度尺規,每30度改變角度觀察顏色變化,發現鞘翅顏色在一天中都有週期性變化,翠綠色和橙黃色鞘翅,改變日光角度後將呈現黃色;藍紫色鞘翅,改變日光角度後將呈現深藍色,當光強時呈現金屬光澤時,具有刺眼、隱蔽效果。

懶人吃早餐-懸吊繩骨牌驅動機構煎蛋機之研發

如果一醒來,就有一顆熱呼呼的太陽蛋在盤子中等你,多幸福啊!於是懒得早起的我們想自製自動煎蛋機。首先我們先研究太陽蛋的美味祕訣是220度煎5分鐘,接著再分析人工煎蛋的動作,以人因工程的概念,參考魯布•戈德堡機械結構原理,藉著懸吊繩機構,將煎蛋區分為九大步驟。分別為1倒油動作、2止油動作、3敲蛋動作、4倒蛋液動作,5回收鋁箔滑梯動作,6滑板鏟蛋動作,7槓桿盛蛋離鍋動作,8平移蛋後斜板入盤動作、9撒胡椒動作。且利用熟悉的骨牌驅動機構完成此連續且自動化之機構,最後藉著滑輪機構而能手動回收落下的骨牌,且利用定位點機構,將骨牌放置在定位處,使整體煎蛋機機械能重複下一循環動作,確實達成生活應用之實質功效。

「晶」彩萬分—探討結晶在自製偏光顯微鏡下的形態

每種物質都會結晶嗎?它們的結晶形態都相同嗎?在偏光鏡檢下是否都能呈現旋光性?如何培養出鹽的大結晶?鹽的結晶能做什麼應用呢?本研究利用自製的偏光顯微鏡和科學maker手機偏光顯微鏡的觀察得知:不是所有物質都能產生結晶,像白醋、米酒、蛋白、麥芽糖等無法產生結晶,而能產生結晶的鹽和醬油類沒有旋光性;糖、味精、紅酒和清潔類物質則有不同程度的旋光性。每一類的結晶形態也都不相同,可以用來判斷溶液中可能含有什麼成分。實驗中還發現,容器中的細小鹽結晶會跟主要培養的晶體競爭鹽分子,勤於更換容器才能養出大結晶。利用鹽的結晶可以做成具有療癒效果的偏光萬花筒、鹽燈、晶洞和鑽石樹等。

『石』在厲害!道碴(Ballast)對於鐵軌穩定性與排水性之探討

實驗結果顯示,經過夯實步驟的道碴,彼此靠近愈形緊密,道碴間所產生的摩擦力,巧妙地達成固定枕木之效果,但是在雨天的時候,受水份的影響,而造成道碴間的摩擦力變小,尤其以泡水時的影響最大,此時枕木被道碴固定力量也變小最多;由於道碴間有縫隙,讓鐵軌在雨天的時候可迅速將路基上雨水迅速排開,路基因而不易積水,所以影響固定枕木的力量與道碴的形狀、大小、外觀圓滑與否及枕木形狀有關係外,氣候因素之於道碴濕潤程度亦不容小覷。此外,道碴還有分散火車重量防止鐵軌下陷的功能,可讓火車行駛在鐵軌上穩定性較高也較安全。