全國中小學科展

國小組

珠珠大逃亡

最近看到媒體報導,住家火災發生時,因為無法逃生,常造成不可彌補的遺憾。我們猜想,若是校園中,一旦發生火警或地震,處於室內的師生,一瞬間湧向出口時,是否會因為出口前擺置的櫃子或桌子阻隔,導致疏散效率不佳,造成更大的傷亡? 我們提出一個簡單的室內模型,看看在出口前,若是設有阻隔物,是否有助於人員的分流,進而提高疏散的效率,或者,出口前的阻隔物,反而會形成疏散時的阻礙,延緩逃生的效率? 實驗發現,出口前若設置單一阻隔物,的確會增加疏散的時間,雖然延緩的時間有限,但對於逃生來說,每一秒鐘都是珍貴的。因此,現實生活中的教室,在出口門前,應該儘量保持淨空,以因應緊急逃生的狀況。

生活圈土石流潛勢溪流之探究

本研究的第一個部份為:透過google earth平台測量生活圈中土石流潛勢溪流的性質,如:流動區的坡度、長度、高度與高度剖面圖;扇狀地的面積、扇狀地土地利用面積等。藉著以上測量對溪流型土石流形態的認識,設置土石流模擬裝置,進行實驗,以期了解激發土石流發生的水量,此為研究的第二部份。 研究的第三部份為土石流潛勢溪流現地調查,使用相機等工具,記錄場域的地質、地形特徵。最後運用農委會水保局提供的土石流潛勢溪流風險潛勢等級評估之方式,將研究一、三的資料導入,以了解本研究生活圈中土石流潛勢溪流的風險潛勢等級。

不倒翁關東旗

本研究是從槓桿原理來探究立旗傾倒的原因,進而改良立旗設計,使它更加穩固。 市面上通常是用加重旗座重量(增加抗力)來改善立旗傾倒狀況,結果反而使立旗難以搬動。我們的研究是從「旗面」、「旗桿」、「旗座」三方面來探究,從結果中提出建議與改良: 1.旗面上加孔洞與尾鬚減少風對旗面的施力。 2.旗桿上縮短長度減少風的施力臂,加上軸承使旗桿快速轉向,減少旗面的受力。 3.旗座加入平面軸承(旋轉盤),避免旗座因傾斜旋轉而翻倒,並將旗座重量加在外圍,增 加旗座的抗力臂。 新式立旗在六段風速中,只要原始版旗座重量的41%就可穩定不倒,我們的新式立旗可大幅降低旗座重量且更穩定,改善傳統立旗的問題。

登『糖』入『食』~~探討糖製作形成吸管的可行性

為了能製作出糖吸管,查閱文獻後發現雖然有不同材質的環保吸管,但沒有利用糖製成吸管的紀錄。經實驗後發現糖(50g)與水(45ml)的比例為10:9,再加入添加物糯米粉1公克,即可形成吸管但不好脫模。由於糖的黏著性強難以脫模,歷經五代不同模具的改良,終於製作出容易脫模的糖吸管。糖吸管的物性分析如下:水溫越高吸管的重量百分比減少越多;水溶液pH值越低吸管重量減少百分比越多;糖吸管會受環境濕度100%影響,糖吸管於兩天時重量減少達52%。成功製造出的糖吸管甜度為2~2.8,比市面上飲料的三分糖還不甜,側面和垂直耐重各為3300公克和855公克,本研究成功製作出糖吸管,如果將來量產可以取代塑膠吸管,對環境保護能有助益。

水中「晶」靈-探討硫酸銅結晶大小的變因

上自然課時,曾觀察到鹽的結晶,也曾看過使用過飽和溶液長出結晶的影片,特別是硫酸銅晶體型態明顯且吸睛,激起我們研究的興趣。從硫酸銅的溶解度曲線知道溫度愈高,硫酸銅溶解度愈大,配置過飽和硫酸銅溶液後,藉由溫度的變化,可以得到硫酸銅結晶。首先配置濃度33.3%硫酸銅水溶液,經過濾後倒入培養皿中,以取得型態良好的晶體,再將晶體取出作為晶核,綁上釣魚線,放入濃度33.3%過濾硫酸銅水溶液中,盛裝容器改為燒杯並於上方加蓋或用保鮮膜封住,以防異物掉入產生雜晶。隔天若發現底部出現結晶,將此溶液加熱溶解,或再補充同濃度的硫酸銅水溶液,等待溶液降溫後再將晶核放入,七天內即可得到5公分長的硫酸銅晶體,以水晶膠包覆後達到保存效果。

「木」響「蛙」鳴-刮出自然樂章

以木棒刮刷木製青蛙背脊上的刮齒,可以發出類似青蛙鳴叫的聲音,使用聲音擬真度的分析,發現木蛙(T2)可以產生與翡翠樹蛙主要頻率(基音)和次要頻率(泛音)相同音名的頻率,再利用自行設計的「定速刮刷錄音裝置」對木蛙不同的變因進行實驗分析,結果發現:木棒的大小與重量變化不大的刮齒(不同數量、形狀、排列等因素),不會影響木蛙的主要頻率(基音)。而會使主要頻率(基音)變低的條件如下:1.相同材質:蛙身愈大。2.相同材質及相同共振腔大小:蛙身厚度愈厚。3.不同材質但相同蛙身大小:蛙身愈重。4.相同材質及蛙身大小:蛙口高度愈大、蛙口深度愈深、蛙口開口位置愈接近底部或頂部。最後找出以木蛙刮刷的8個音階,可以刮出自然的樂章。

染布之變─植物移印染和槌染的對比和變化

為了研究植物移印染或槌染的染色結果,我們選擇植物的花瓣和葉子所得到的實驗結果如下:(一) 植物移印染花瓣的染色效果比葉子好。(二)布的濕潤度會影響花瓣在移印染上的染色結果。(三) 移印染或槌染都適合先將布媒染,呈現的染色結果較好。(四)移印染和槌染在胚布、雪紡紗、棉麻的染色結果,以豆漿當媒染劑的效果最好。(五)不同的花瓣在小蘇打水當媒染劑下,染色結果會變色或顏色不見(六)移印染或槌染產生的廢水少,對生態環境的永續發展比傳統的藍染好,也比較不會浪費水資源。

吹箭致遠~影響吹箭遠近因素的探討

暑假中老師帶我們到高雄科工館參觀「探險家特展」,解說老師在非洲館時,隨口提到當時非洲探險家必備的隨身武器—吹箭,利用中空的竹子當箭管,中間以竹子的枝條當箭身,輕易的就能射到數公尺以外,這個神祕的裝置引起我們的興趣,想要了解可以利用哪些生活中的物品組裝成一支吹箭,效果是不是也能輕易的就吹到幾公尺以外的地方,有哪些因素影響吹箭飛行的效果,在我們熱烈討論之後決定以吹箭為我們的科展主題進行研究。

智慧桌球練習機:以Arduino為核心之創新設計

本研究主要是以Arduino為核心,製造出穩定度高且能自由開發各種智慧練球功能的桌球練習機。我從小喜歡動手拆裝機器和寫電腦程式,我的好朋友是桌球校隊,他希望擁有一台自己的桌球練習機,但是市售機器很貴,於是引發我的製作靈感。我以Arduino控制無刷馬達和伺服馬達閘門,使用 3D列印製作機身,再以手機藍牙App控制練習機,能發出不同速度的直球以及左右旋球,最後我加入腳架旋轉Arduino套件、人臉辨識及智慧練球模式(發遠身球及隨機出球功能)。穩定度的測試結果顯示:直球落點和左、右旋球皆穩定;選手測試心得都覺得新奇有趣。本研究的特點是首創智慧練球功能,兼具模組化、快速組裝、輕便、便宜、發球穩定的優點,可作為桌球校隊訓練設備。

酷庫石的七十二變

我們對酷庫石進行理化特性、建材、基土、淨水和海綿城市的研究,希望為酷庫石找到新願景。 我們發現酷庫石:一、具有密度小、輕質、弱鹼性、吸水性不錯之理化特性。二、運用於建材可有效的隔熱防水,增加透氣和抗壓性,小陶石建材隔熱,透氣和抗壓效果都很好,可疏通水氣防止壁癌產生,也適合作為須高抗壓的橋面使用,是很值得開發的建材。三、作為植物基土因濕度較低,適合厚葉耐旱植物,輕質可回收使用但有機質較少較貧脊,須注重施肥。四、其多孔隙材質可吸附更多雜質和著生大量生物膜,去濁度和氨氮效果非常好,具有良好的淨水效果。五、作為蓄水層打造海綿城市,可增加蓄水量對抗旱災,並蒸發大量水氣有效降低城市溫度。