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國小組

騎士變奏曲

騎士過城堡是一款棋盤模式的電腦遊戲,棋盤是由14格棋盤格組成之圖形,以騎士棋的斜日式走法,選擇棋盤格上的任意棋盤格作起點,跳完棋盤格上的14格棋盤格,每個棋盤格子僅能跳一次,跳完全部棋盤格回到起點即過過關。研究動機是希望能找出符合過關條件的其他棋盤格圖形以增加遊戲樂趣。研究目的在5X5與6X6的棋盤格範圍內,探討以「基礎圖形擴張法」找出其延伸的棋盤格圖形,與圖形中具多條可解路徑之規律性。研究過程中下指令Chatgpt生成Python程式碼,跑出基礎圖形延伸之棋盤格路徑。研究結果在5X5以8格基礎圖形其延伸圖形有14個、5X5與6X6以6格基礎圖形其延伸圖形分別有306與14535個,而圖形的中多條可解路徑由1-多條主迴圈與1-2條次迴圈所構成之規律性。

看得見聲音?—以傅立葉轉換應用聲紋辨識及判讀警示音訊息

沒注意到警報聲往往使人錯過黃金逃命時間,對聽障者或聽力衰退的老人而言,更是不容忽視的問題。本研究嘗試編寫辨識說話者程式,先用人聲找出辨識特徵方法,以傅立葉轉換得到音檔頻率,再用兩種方法擷取特徵來辨識說話者,得知不同參數對準確率的影響,進而實際應用於辨識警示音。 本研究錄製資料庫和測試資料音檔,建立說話特徵後,分析測試資料特徵,與每人資料庫特徵做比對,判斷說話者是誰。結果顯示,一個音檔中取出越多頻率為特徵對準確率沒有明顯影響。將音檔切為小段分析,對準確率影響較明顯,且每個小段音檔長0.02秒到0.05秒有最高的準確率。找出合適的變因後,在辨識警示音上準確率達100%,並將以Arduino連接LED與LCD螢幕,讓聽障者看得見聲音。

「掘」處逢生—東北角潮間帶近緣皺蟹Leptodius affinis之生態與挖沙行為探討

近緣皺蟹Leptodius affinis是一種小型的潮間帶螃蟹,主要棲息在有沙且上面有石塊的區域,以蛻殼成長,夏季蛻殼較頻繁,繁殖季在4-9月,具有固定的挖沙模式,會先在沙上爬行,碰到石頭,便背靠石頭,利用步足來回挖掘,並利用螯推開沙子,使自己沿著石頭下緣進到沙內。但牠們並非隨時都能進行挖沙,當沙子沒有淹水時,頂多僅能半個身體進去,也就說退潮時在沙內的近緣皺蟹應該都是有淹水時就已經進去,等潮水再漲上來時,才可能爬出來活動。那為什麼要挖沙且又讓自己被石頭壓著呢?我們發現有幾個重要原因:1.受海浪影響小;2.環境溫度穩定;3.可躲避天敵及彼此間相殘;4.可遮光;5.退潮時,沙內不但保有較多水分,且正好可以緩衝石頭的重量。

走進群山百岳,別小看氣溫劇變~我與玉山的溫度距離

百岳玉山氣溫和平地相較如何?實際登上高山後,深刻體會到高處不勝寒。 「高山地區的氣溫,隨著地形高度的上升而下降, 高度越高,氣溫便下降愈多,平均每上升 1000 公尺,氣溫約下降 6°C。 」我們想深入研究臺灣平地與高山的實際氣溫差異是多少?以近十年臺灣13個平地與玉山氣象站做氣溫分析。 根據分析的結果,平地與玉山氣象站間,近十年每1000公尺下降平均溫度為5.00℃。一年之中,以7月(5.47℃)溫差較大,12月(4.53℃)溫差較小。不同季節氣溫遞減率由高到低依序為:夏天(5.43℃)、春天(5.05℃)、秋天(4.96℃)、冬天(4.61℃)。依北緯23.5度劃分,以北為4.81℃,以南為5.22℃。

圖形密碼—密鋪多邊形完全漫遊之研究

從建築燈光秀發想路徑問題,探討「密鋪多邊形進行完全漫遊路徑是否存在?是否可運用模組化的方法找到完全漫遊路徑?」發現不同密鋪多邊形可透過基本幾何拼板分割,當中心或初始圖形是可漫遊且可對外連通,搭配同條件的基本幾何拼板組合,則該密鋪多邊形路徑可完全漫遊;且可歸類同類路徑中不同幾何拼板之等價組合;另外,密鋪多邊形中每個單位圖形若維持原來的「圖形特徵—路徑可行進方向數」,則「密鋪多邊形完全漫遊路徑可以進行任意形變轉換」。在漫遊過程中得到不同密鋪多邊形的基本幾何拼板種類、路徑分類及路徑方法數公式。 最後應用研究結果,有效控制高空智慧清潔蜘蛛人,並設計一款全新完全漫遊路徑邏輯拼圖遊戲。

「蒟」世無雙~添加物對「蒟蒻」凝膠性質之影響

日本被稱為「腸胃清道夫」,本研究發現添加物可改變蒟蒻的凝膠性質,善用其凝膠性可開發蒟蒻創意用途。 首先藉由自行設計的硬度、彈性等測試器具進行物性測試,操縱變因包含蒟蒻濃度、鹼液pH值、鹼粉(鹽類)種類、常見添加物、天然色素、貯存方式等。研究發現蒟蒻濃度與pH值是影響品質的關鍵,膠體pH10以上有助於固化成型。糖的添加會使凝膠性下降,但鹽巴有助於凝膠,實驗中發現Na⁺優於Ca²⁺、Mg²⁺,這些現象符合陽離子可提供交聯作用的模型,提出蒟蒻電池是可開發的環保微型電池。利用天然色素可增添蒟蒻視覺性與特殊風味,採用酸鹼中和易使蒟蒻外表扭曲變形,採冷凍儲存方式會有離水現象使組織呈纖維網絡海綿狀,可做成蒟蒻海綿。

水箱滿隔形-探討運水車翻覆因素

運水車翻覆的新聞,讓我們膽戰心驚,為什麼運水車會翻覆成四輪朝天?消防車的水又為何低於半滿水位時,需要漏光比較安全?在五年級自然【力與運動】中,得知物體受力時,運動狀態可能會改變。本研究探討水箱的水重,水箱有無隔間及水箱形狀對運水車行駛時的車速變化影響。透過自製傾斜穩定度檢測器,發現不同水量下,半滿水位的八角柱水箱,所能承受的翻覆角度最小,因為水往低處流,水又比空氣重,造成重心偏移而翻覆;相同水量下,重心最低的三角柱水箱能夠承受最大的翻覆角度。 根據實驗結果發現,裝滿水、有隔間、都可以降低水的搖晃程度,減少水的質心因慣性流動而不斷偏移中心的機會,可以降低車子翻覆的機率。

綠色組合巨石之謎

本研究研究場域位於宜蘭縣南澳鄉中央山脈向東延伸濱海的餘脈,故運用中央地質調查所網站建立地質圖、地形圖,再將圖層套疊到GOOGLE平台測量坡地坡度及崩地面積等。 接著以現地調查及空拍機拍攝方式探究研究場域。 調查結果發現:該區屬綠泥石片岩,有石英、黃鐵礦、雲母等礦物,雖未發現變質石灰岩,但本研究推測氣候、岩性、地形等因素,使得變質石灰岩被因溶蝕作用而導致岩屑崩滑,造成有趣的地質現象,如岩屑崩滑、碳酸鈣膠結綠泥石、鈣華現象、方解石外生礦等。 最後,經由實驗設計及操作,希望能描述碳酸鈣膠結綠泥石的經過,解釋其機制,複製其現象。

成雙成對

本作品源自澳洲 AMC 2017 考題,原題要求在8X8方格中塗黑色或白色,但在任一2X2的方格中都需符合2黑2白的要求有幾種排法。 我們用黑、白棋排列方法與前一行相關的特性,找出對偶型連接與自身連接策略,求出原始問題的一般化公式。並延伸至立體方塊時在各方向剖面中皆滿足任意2X2X1的方塊皆有2黑2白的排列數公式。 最後討論以正三角形組成的平行四邊形中,任意4個小正三角形組成的「成雙三角形」中也需符合2黑2白的要求。雖然三角形的組成模式與方格不同,但仍然有排列方法與前一行相關的特性,最終將由三角形組成的2列1行與3列1行的平行四邊形分成數個類型,並求出各類型的相互連接關係,進而找出在2列與3列三角形成雙成對排列數的遞迴關係式。

F1賽車的魅力-Double D 空氣力學套件開發研究

模擬高風速對模型遙控車產生之Double D (Downforce下壓的力與Drag阻力)比值切入空氣力學套件角度研究。下壓的力增輪胎抓地力,轉彎速度增快,縮短單圈時間 (lap time)贏得比賽。我們選取Nissan GTR與F1 Ferrari SF21遙控車,以巴沙木自製單層、雙層(主副翼不同角度組合)、三層共17組尾翼,自製風洞模型、掃葉機風力、2個電子秤同測前後輪下壓的力、拉力計測阻力,發煙機及LED燈拍攝氣流。結果發現尾翼寬度增寬與尾翼攻角越大,可增加下壓的力。阻力與風速平方成正比,相關係數0.94。對雙層尾翼,增加副翼角度比主翼角度更可增車子下壓的力。主翼0∘-副翼75∘造成「總下壓的力變化量/阻力變化量」比值0.78為最大,乃增加穩定度之最佳尾翼選擇。再以3D列印技術製作出最佳主翼0∘-副翼75∘尾翼。