全國中小學科展

國小組

聽聲反應-聽音辨位的研究及其應用

我們實驗得知影響聽音辨位因素有:使用塑膠材質的、要有深度、口徑不能太大、頻率不同與,集音器圓大小均會影響收音。 1.實驗證明音頻分析器能幫助篩檢特定音頻的聲音也能降低環境其他頻率的聲音干擾。 2.使用聲音感器、音頻分析器加上馬達,能偵測左右聲道音量大小,讓設備轉向音量較大的一方,達到定位的效果。 3.利用伺服馬達知道轉向的角度和三角函數推出距離。 未來我們應用戶外遊戲區定位於小孩或寵物的所在位置,也可以利用特殊救難用途。

淨塑小子-智慧家用洗衣機塑膠微粒清除系統設計之研究

觀察家中排出汙水中,近80萬條塑膠微粒來自洗衣間家用洗衣機。淨塑槽及鐵磁流體攪拌槽為滴濾式及攪拌式設計,組成家用洗衣機智慧塑膠微粒清除系統,濾網組使用物理性過濾攔截0.058mm以上的塑膠微粒,透過鐵磁流體攪拌器去除0.058mm以下塑膠微粒,八爪型攪拌槳大旋轉體積對於鐵磁流體與排水的混和均勻度最好,磁鐵與攪拌槳分離容易更換材料並便於進行鐵磁流體回收。Arduino掌控智慧節能系統及物聯網的運作,提供手機運作資訊,圖像式語言易於撰寫,透過伺服馬達轉動連結兩套系統,建構一套遠端監控智能運作的塑膠微粒清除系統,5分鐘可完成1.3公升之汙水清潔,聚酯纖維、尼龍、聚丙烯有接近100%的清除率。

哈利波特的隱形斗篷-鏡像匿蹤的隱形探討

我們從小說及電影中認識隱形斗篷,並對於隱形斗篷的存在感到驚奇。因此想探討它隱形的原理,並嘗試自製簡易的隱形裝置。我們初步以(1)文獻探討法(2)調查法(3)實驗法(控制面鏡及透鏡之不同種類、大小、位置、光束射入的角度等變因)(4)暗箱法進行研究,探討隱形原理,達到研究目的,擴展研究成果,讓更多人喜歡研究科學。

硬幣會來電〜揭開「硬幣電池」研究隱藏的秘密

網路搜尋到「一元電池」,因好奇而進行研究;歷屆科展作品皆採用一元硬幣來研究,但五十元硬幣才是最佳器材最後除點亮LED燈、啟動電子鐘,更突破性點亮鎢絲燈泡,但仍無法使手機充電 。 「一元電池」使手機充電影片,經驗證是偽造,但由影片找到實驗元件:硬幣、鋁箔紙、鹽水及硬幣連接方式;使用三用電表測量電流及電壓,需等數值穩定,才能獲得較客觀的結果。 酸酸鹹鹹冰梅肉充當電解液也算創舉;硬幣電池串聯,電流強度未增加太多,但電壓卻呈倍數成長;硬幣電池並聯,電流強度有增加趨勢,但電壓並無明顯差異;NaOH雖是最好的電解液,必須 等未來實驗技巧成熟後,再進行後續研究。 實驗後,應將硬幣恢復原貌,落實實驗倫理,希望往後研究能注意落實。

「海浪大力士」-沿岸海浪能量取得的探討

台灣四面環海,相當適合大規模建置海浪發電,若我們能在海岸邊興建發電機,不僅可以降低海浪發電的成本,同時也能保護海浪對海岸的侵襲。本研究中,我們使用水輪機盒來獲取波浪的動能,然後藉著改變水輪機盒的結構,以及海浪及海岸狀態,可依據(1)水輪上緣切齊水面且與海岸維持一小段距離;(2)將水輪機盒建置在海浪較大及斜度約40度之海岸;(3)水輪機盒使用導流板、4片扇葉、凹入距離較大及適當高度的水輪;(4)使用數量適當的水輪排列等四項結論,提升獲取能量效益。本研究為能分析細微之能量差異,以水輪拉動物體來表示其能量取得之能力,探討高效益的水輪機盒雛形及沿岸海浪發電的可行方法。

蟻束光陰

平時我們總是會在各個角落看到螞蟻成群結隊的行走,牠們依靠彼此的觸角不斷溝通,彼此各司其職,建構出小型社會。深入觀察後,我們發現牠們似乎能夠敏銳地感知光線的方向。讓我們想進一步了解光線對牠們的行進路線是否會有影響,於是,我們展開了一系列實驗,探討不同環境及不同偏振光對螞蟻行進路線的影響。 此次實驗我們選用希氏巨山蟻及大黑巨山蟻分別進行環境測試、習性測試及偏光實驗,藉以探討螞蟻在黑、白兩種路徑上的偏好,以及在生長燈下旋轉偏光片改變不同偏振光,進而探討對螞蟻行進方向的影響。 研究結果顯示,在黑、白兩種環境中,螞蟻更偏好行走在黑色的環境,同時,我們也觀察到改變偏振光會對螞蟻的行進路線產生影響。

踢出完美曲線~足球香蕉球運動軌跡的物理探秘

常常在足球比賽過程中,看見踢定位球時,球在空中劃出弧線後進球得分,實在令人著迷。這美妙的弧線球是如何踢出的呢?本研究係運用所學過「槓桿原理」、「輪軸裝置」等省力原理,自製一臺「足球發射器」,藉由實驗得知足球香蕉球飛行的情形,並印證其中原理。 本次的實驗結果,當鞋面偏角設定為30與45度時,踢中球的第5點(足球正視圖的中心點往右3公分的垂直線及往下3公分的水平線之交點),以及將鞋面偏角設定為30及60度踢中足球的第6點(足球正視圖的中心點往下3公分的點)時,能讓足球產生較大的向左彎曲的情形。期能讓學生能透過更科學、更有效率的方式 來學習踢出「足球香蕉球」,也能體會更多的踢球樂趣喔!

守護食品賞味期~RFID智慧標籤

本研究自製電解質電子標籤,結合物聯網(IoT)溫溼度及RFID傳感設備,以食品包裝內溼度與導電量變化及無線射頻辨識技術,進行食品最佳賞味期的判別。研究發現:食鹽電解質溶液導電佳,一般濾紙載體導電效果優,廚房紙巾載體電流傳導時間短,皆可作為電解質載體。電解質濃度越高,溶液或載體的導電量越高。電解質電子標籤受潮時間越長,水分越高,導電量越高,受潮一段時間後可以干擾RFID傳感器運作。廚房紙巾RFID智慧標籤干擾速度優於一般濾紙,保鮮盒包裝優於夾鏈袋包裝。導電量在明顯的受潮反應後逐漸平緩,一般濾紙RFID智慧標籤高於廚房紙巾,大尺寸包裝高於小尺寸包裝。運用自製之RFID智慧標籤及撰寫商品結帳程式可以守護食品賞味期,保障消費者權益。

放手一「博」,博古通今

中秋博餅(遊戲規則詳見附件一)是流傳於閩南地區的傳統文化,在金門地區也流傳已久,到了每年中秋節,總是會掀起一波博餅熱潮。許多人都有參加過金門中秋博餅的經驗,但在實際的遊戲當中,我們對於各獎項設計合理性產生了懷疑,因此我們透過數學機率與實際的操作來驗證,並對於當初獎項的設計進行討論,探討當初各獎項設立的人文意涵。

「果」然「塑」這樣-農業廢棄物回收自製果膠保鮮膜之探究

目前正值疫情後時代食安及衛生與大眾的生活密不可分,日常所用之難以生物降解塑膠因環保及限塑法令應設法減量,故本研究冀望能實驗出市售保鮮膜之替代品。 研究使用醇沉澱法將回收之農業廢棄物過濾出果膠,再將果膠、海藻酸鈉、甘油、純水以比例1:1:4:100混合,可得不沾黏且易脫模之自製保鮮膜,再將其進行物理、化學性質、生物降解等測試,試驗其能於空氣中耐熱至少122 oC,會於85oC熱水中部份溶解;經黴菌生長測試13日發現其不會於空氣中生長黴菌;經拉力測試發現添加橘子保鮮膜拉力佳且優於PVC保鮮膜;經滲水實驗發現柚子果膠保鮮膜的滲水速度最慢;經掩埋測試三週後可完全降解,證明果膠保鮮膜可生物降解,對環境無害。