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國小組

魔法懸浮-若隱若「線」

張拉整體結構是透過繩索等提供張力,讓堅固的結構在看似無支撐的狀態下維持懸浮與平衡,實驗中透過在尼龍繩上裝設彈簧,觀察平衡時張力大小,以及外力或移動中心支撐繩位置對於平衡和張力的影響,並嘗試將中心繩換成電磁吸盤,觀察維持平衡所需的電壓範圍。由實驗結果得知:1.平衡時每條繩子的張力大小,會受到結構重量以及質心位置影響;2.從側邊額外施力時結構會傾斜,以曲柄所在的側邊施力影響最小,平衡最穩定;3.移動中心繩會使支點改變,使中心繩靠近的繩子張力變大,整體結構傾斜;4.以電磁吸盤當中心繩時,提供足夠電壓(6V以上)可維持平衡;以上實驗結果可以做為張拉結構的繩索材質、結構設計以及可承受外力的參考。

貓鼠終極戰

在這次的研究中,我們在書上看到了一個問題,是一道有關於在棋盤上,貓和老鼠不能看到對方的問題。我們先研究這個題目中棋盤大小、貓和老鼠數量的規律,我們從1×1一路研究到了8×8,並且試著找出在不同棋盤大小的遊戲中,要有幾隻貓才能讓老鼠的平均數量接近2隻,之後我們將 題目設計成對戰的遊戲。 我們首先設計了一個棋盤大小是6×6的桌上型遊戲,並且修改過幾次規則。後來學習了程式設計,把遊戲改到電腦裡遊玩,我們使用scratch寫程式來製作遊戲,並且把原本6×6的棋盤擴大改成了8×8的棋盤。我們在試玩的過程中,又再次把一些不公平的遊戲規則修改了一下,最後我們和同學一起試玩遊戲,製作出了屬於我們的「貓鼠終極戰」。

關鍵的0.5℃

我們想從提升實驗室中長晶的效率,來製造漂亮的寶石。因此先從硫酸銅的長晶開始,將晶種移到用Arduino電路板裝設的半自動長晶儀器中,用程式去控制攪拌速度及溫度。經過多次的測試,了解長晶的各種參數,最後總結出最佳的長晶策略是:把長晶的溶液攪拌速度調低,加上每1.5小時的人工上下攪拌,從準安定區的高溫邊界57.5 ℃,每1~2小時以0.5℃階梯式的降溫方式、降到比不安定的邊界高0.5 ℃,以不斷創造最高的過飽和濃度。經過6小時,每小時長晶量越來越多,所以長晶的最後階段、每次降溫0.5℃是很關鍵的!接著我們將結晶系統改成氣泡式全自動的方式,使濃度可以自動上下左右混合均勻,因而提高了長晶量,使探索各種晶體的成長機制更有效率!

甜蜜負擔—探討高糖高脂肪對學習和記憶的影響

本研究目的在於探討高糖高脂飲食對小鼠學習、記憶與生活自理能力的影響,以及加強運動是否具有改善作用。規劃正常對照組、高糖水組、高脂飼料組與高糖高脂組,並加入加強運動計畫,對小鼠進行實驗。最後透過水迷宮、Y型迷宮及築巢能力實驗,以行為測試評估小鼠的學習與自理能力。結果顯示,高糖高脂飲食顯著降低了小鼠在水迷宮中尋找平台的能力,以及降低了小鼠在Y迷宮中探索新區域的傾向,顯示學習記憶能力受到干擾而減弱;同時,築巢行為亦顯示出類似趨勢,指出小鼠的生活能力有所下降。然而,加強運動能夠改善這些受到干擾的學習與認知功能,尤其在高糖高脂組中效果最為明顯。本研究強調了健康飲食與運動在小鼠學習與自理能力方面的重要性。

搆「泥」為巢--黃胸錐腹蜾蠃築巢行為和環境因子之關係

本研究在探討黃胸錐腹蜾蠃的築巢位置、分布狀況、行為觀察、蜂巢類型與蜂巢環境的關係,以及出巢率和蜂巢結構與材料的關係。結果發現,黃胸錐腹蜾蠃築巢位置會選擇有利於覓食、孕育後代的環境,雌蜂的築巢方向並沒有特定的方位;統計後發現黃胸錐腹蜾蠃雌蜂和雄蜂,雌雄比是1.125;也發現蜂巢的種類和外觀會因為環境的不同而有所差異;又發現雌蜂築巢使用泥土粒徑的粒徑大小和出巢率沒有直接的關係,但築巢材料粒徑大小和蜂巢結構有關係,而蜂巢結構會影響成蟲出巢率,蜂巢結構的長寬比和出巢數有密切的相關性,但是蜂巢結構的厚度並不會影響到成蟲的出巢,蜂巢結構中的有機質和出巢率相關性也非常密切。

有「力」可「球」,變化more測

本報告主要針對球體在不同作用力下,影響其行徑軌跡之研究,運用都普勒效應及柏努利定律等概念,設計實驗裝置。為了探討球體水平方向及自由落下垂直方向的運動獨立性,自製3D列印實驗球體 (圓球和橢球體)與球體旋轉軌跡裝置,分別引入水平與垂直氣流進行球體軌跡實驗。透過相機錄製影像與物理實作APP擷取聲音頻譜資料,再運用Tracker軟體進行數據處理。此外,善用磁生電原理,驅動LED光來測得球體轉數。最終,實驗結果發現球體形狀、轉速跟空氣氣流產生不同作用力,都會使得球體產生偏轉,皆符合柏努利定律來進行解釋。

LET 魚 GO—探討河岸墩式碼頭基樁設計,以減少死魚堆積問題

當地夏天的河岸碼頭常堆積了很多死魚,造成環境很大的惡臭問題。我們實地探勘和查考資料後,製造模型進行微型實驗,模擬了不同季節的風向、風速和浪的大小,以及墩式碼頭基樁不同的形狀對於死魚堆積的影響。 我們用 1/200的比例尺依照實境設計了模型河道,然後設計不同形狀的碼頭基樁模型。微型實驗中發現,矽膠小魚堆積與水流侵蝕和泥沙堆積有密切切關係,而碼頭基樁的截面形狀是「水滴流線型」或「雙尖流線型」,水流侵蝕效果最好,能有效減少65%的矽膠小魚堆積率。此外,採用被動式的雨水沖刷設計,把圓柱體後方的負壓區改成正壓區,也能有效減少22的矽膠小魚堆積率。我們的設計不僅符合環保,而且還能節省成本,能有效解決河岸碼頭死魚堆積的問題。

Presidential Candidates

我們擴充”Presidential”遊戲,創發出5×5範圍內的13連方棋盤,走出最大佔地範圍,並以圖論方法分析圖特徵,得到歐拉行跡與合成結果的最長路徑。環圖最大佔地結果18≤𝐴𝑚𝑎𝑥≤22,樹圖𝐴𝑚𝑎𝑥=23。歐拉行跡遇到分叉點會增加選擇,重複踩點;遇到圈則會減少重複踩點的次數;遇到有分支的環則必先走完環才走分支。依據環特徵及分岔點數量,本研究得到圖的最長路徑4≤𝐿𝑚𝑎𝑥≤8。

有捨有得,平衡之道

本研究的結果如下:一、對於1xn方格表,快速排法為每格填0其可填1的個數最大值=0。對於mx1方格表,快速排法為每格填0其可填1的個數最大值=0 。 二、當m>1,n>1時,2xn方格表快速排法為一半方格填1,一半方格填2,如圖5-2-5在2xn方格表可填1的個數最大值=n,對於mx2方格表,快速排法可以將表格旋轉90度,再用2xn方格表的快速排法 即可達成,則mx2方格表可填1的個數最大值=m 。三、在探究原始問題4x5方格表填入最多1的方格數量方法上,推得最佳策略行數=(4n-2m)除以3此最佳策略行數可應用於:mxn方格表,m=3k+1,n=3t+2且3k+1<3t+2<2(3k+1) 。四、對於mxn(m不小於3且n不小於3)的方格表,分成六種類型,推導出可填入最多1的方格數量之快速排法與計數公式的六個定理。

樂高EV3積木遠程遙控多功能陪伴寵物機

本研究主要是以樂高EV3為核心,設計「車炮合一」可遙控的移動載具發射器,並適合應用於寵物互動。我的設計最大特點是透過自製的發射機構,在零食發射系統中可發射10發以上的狗零食,玩具球發射系統最多可發射五球,這些發射的落點集中,力道不強,所以不會對寵物造成傷害,而彈跳的軌跡與次數,均能增加寵物狗的吸引力與趣味。另外機體功能的改良:履帶能適用於多種不同的室內鋪地,與寵物互動不受限制;AI功能中的超聲波智能避障距離20公分內不會碰觸到障礙物也不會對寵物有影響,範圍限制可保障機體,不會有損壞的危險。最後經過與寵物狗實測,發現小狗對本機器播出的語音會有反應,發射出的零食會啃咬,投擲出的小球也會追著玩耍。