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「震」面對決—探討對一般房屋最有效的防震方式

台灣位於環太平洋地震帶上,全世界每年平均有超過90%的地震都在這裡發生。也因此,台灣常常遭到地震的波及與危害,這激起了我們對地震與防震方式的好奇心。因此,我們開始了一連串的研究,經過大量實驗研究之後,我們發現:對房屋會造成最大影響的是梁柱的粗細以及房屋的面積;對一般房屋最有效防震的方式為阻尼減震。

澆土作戰~智慧化澆水系統對學校菜園的影響

本研究從112年12月開始,利用土壤科學及科技的方式來嘗試解決學校種菜的難題,像:作物長得不好及澆水困擾。本研究結果如下:菜園各區的土壤質地均為砂質壤土;土壤酸鹼度均略高於參考值為鹼性;土壤有機質大部分都小於3%;土壤鈣、鎂含量大部分都大於參考值。利用自製的設備得到菜園各區的土壤體積含水量與溼度感測器感測值的關係公式及對照表,可當成智慧化澆水系統設定使用,自動感測改良作法比手動感測作法更方便,所測得的關係式R2值更高達0.9672;自製的智慧澆水系統可以跟農改場推廣的樂農系統有一樣的澆水功能,其澆水參數需配 合作物及土壤質地來微調整;在土壤有機質較高的區域種植福山萵苣,搭配足夠的施肥及澆水,可使福山萵苣長得較好。

塗『脂』抹『粉』- 抹『脂』手指膏

本研究的目的主要是探討油、脂、蠟以不同的種類及不同的比例加上植物粉所製成的色膏,其硬度與油膩度與市售膏體的差異性。研究後,我們選擇橄欖油與亞麻仁油製成調合油作為製作手指膏的基底油,再以基底油與乳油木果脂比例為1:2加入0.3g的蜜蠟作為製作手指膏的基底膏,最後我們在基底膏內分別加入蔬果植物粉及口紅色粉製作成彩色手指膏。彩色手指膏塗色後發現,兩者顏色鮮艷程度不一樣,各有特色;蔬果植物粉製作的手指膏塗色後會有出油嚴重的情形,而添加糖會改善手指膏出油的現象。最後我們製作出安全無毒適合幼童使用的彩色顏料,既可以讓幼童們開心也可以爸媽放心的彩色手指膏。

眾「蛭」成城-探討巴蛭(Barbronia weberi)的生態習性與動物行為

巴蛭 (Barbronia weberi)吃食活體動物類及屍體,屬於肉食性及腐食性的水生動物。獵物為水中小型動物,例如孑孓、赤紅蟲、絲蚯蚓、福壽螺、囊螺、錐蜷螺。孑孓的密度愈大,孑孓被捕食的數量也愈多,捕食率隨著密度變大而提升。在60隻孑孓密度下,一隻巴蛭三天能捕食54.67隻,二隻巴蛭能捕食59.67隻,三隻巴蛭能捕食60隻,巴蛭的密度愈高,捕食孑孓的效果也愈好。擺頭掃動模式能提高自己的捕食率,平均10秒能掃動8.67次而且巴蛭具群聚性,可說是眾「蛭」成城。巴蛭 偵測獵物存在的位置,可藉由視覺 (光影變化 )、振動及嗅覺來感知,其中嗅覺較靈敏。巴蛭能存活於pH4.5~pH11、0.05%的肥皂水溶液及沙拉油與水混合液,建議可以將巴蛭歸類於底棲無脊椎汙染指標生物(bioindicators)。

陸蟹回娘家-棲地環境、堤岸設施對陸蟹分布與路殺現象的影響

112年5月10日至113年6月5日,於淡水河口至忠孝橋潮上帶發現T3、T4級陸蟹共4科(18種),主要分布於社子島以下的挖仔尾、竹圍紅樹林自然保留區。 陸蟹愛棲息平坦自然土堤,堤岸設施會截斷其棲地與通路。水泥河堤減少蟹種50.0%、平均蟹洞密度4.89%、辛普森生物多樣性23.5%、夏農(H)26.2%、均勻度(E)33.6%;亂石堆砌河堤減少蟹種33.3%、平均蟹洞密度27.7%、辛普森生物多樣性27.7%、夏農(H)44.06%、均勻度(E)33.6%。人工堤岸設施減少蟹種50.0%、蟹洞密度85.1%、夏農(H)26.3%。 路殺主因是堤岸道路設在陸蟹棲地範圍,雨後與海降時,其會大量穿越道路,易被車輛、漁網等人為因素路殺。階梯式河堤可降低棲地障礙,使平均蟹洞密度增加46.0%,建議將道路與陸蟹活動路徑立體化以降低路殺。

「咖」讚!「啡」典型環保水泥磚-水泥砂漿取代配比強度之探討

水泥是生活中不可或缺的原料,卻是碳排大戶,約佔全球7 %。另一大環境負擔是全球每年產出超過1600萬噸的咖啡渣。本次研究將利用碳化咖啡渣取代水泥砂漿中的砂石,並降低水泥使用量,找出黃金配比,製作出環保且具有相當強度的水泥磚,目的是能降低製造水泥磚時所產生的碳排。 從強度討論,設計【不同尺寸水泥磚的強度】、從原料中探討【碳化咖啡渣取代砂石比例】、【降低水泥使用量】,從實際運用上測試【水泥磚透水】、【水泥磚隔熱】、【摩擦力測試】。 實驗歸納,利用碳化咖啡渣取代20 %的砂石能維持一定強度,且降低水泥19.8 %的使用量仍有A級水泥地磚標準,黃金配比水泥磚,不但製作出高強度且輕量化的水泥磚更可以降低25 %的碳排放。

兔紙顯維纏繞術

本研究挑戰以草食性動物的便便短纖維混合影印紙的絲狀纖維,製作永續綠色經濟紙張。首先向FaceBook兔子社群的社員請益兔子的習性、飲食習慣、生理狀態,驗證與修正自己飼養兔子的經驗,並以酸鹼中和法、吸附法和煮沸法處理兔子便便,從牠的便便中發現短纖維與回收影印紙絲狀纖維的差異,於是以紙纖維的特性補足便便短纖維的功能,分別以成分比例、打漿時間與方式、著紙1工具、壓製方式和乾紙溫度等五個實驗,製作便便紙。以拉伸測試與吸水速度探究便便短纖維和紙纖維纏繞模式,據以驗證製紙變因對纖維纏繞的影響,進而提出影響便便紙製成的因素,提出兔紙的應用與改良建議。

神乎其鏡~水晶寶寶手機顯微鏡探究

手機已成為現代人不可或缺的科技產品之一,本研究主旨在讓所有中小學的師生能夠在不必進入實驗室的情況下,隨手擁有屬於自己的顯微鏡落實科學教育。從凸透鏡的光學原理開始逐步深入探討,拆卸雷射筆、自行燒製玻璃透鏡,最後使用聚丙烯酸鈉(水晶寶寶)圓珠做為鏡頭,並且深入研究水晶寶寶的含水量、耐壓程度與透光度,然而利用手機顯微鏡拍攝時最大的困擾是手部震動,為解決此問題我們搭配自製觀測台,通過不斷的測試、改進和調整,研發出了電子液壓式觀測台。此外我們還利用偏光片的折射原理,自製了與傳統不同的光圈調節裝置,最終我們結合了3D列印和雷射切割技術,成功研發出構造簡單、價格便宜、攜帶方便且易於操作的手機顯微鏡組。

探討不同棲息地的金龜子生長與繁殖~以毛翅騷金龜和臺灣扇角金龜為例

因為前兩年研究臺灣扇角金龜,同時發現也有毛翅騷金龜,進一步調查發現棲息地、溫溼度、禦敵行為、土繭或糞便、幼蟲食用土壤,兩種金龜子都可能不同。因此,本研究想要探究不同的棲息環境、氣候、海拔高度、林相和土壤,影響兩種金龜子的生長與繁殖等行為模式。本研究探討新竹尖石鄉及桃園復興鄉的兩種金龜子成蟲、土繭、土團材料、幼蟲棲息地和卵孵化的異同,為捕抓成蟲設計兩代捕蟲網,為觀察土壤內幼蟲設計兩代土壤偵測器。研究發現:毛翅騷金龜生長的溫度比臺灣扇角金龜高一些,毛翅騷金龜卵是黑色的,臺灣扇角金龜卵是黃色;毛翅騷金龜全身披毛對外界刺激較敏感,臺灣扇角金龜禦敵時翅鞘會改變顏色。

方圓之間〜探索圓形盤上的連線棋

本研究針對在圓形棋盤上玩三子連線棋進行探討,發現棋盤必須平分成偶數等分,且最少要八等分才能進行遊戲。當在八等分單圈圓形棋盤上玩三子連線棋,玩家選擇雙活路型、包圍型、遠水型等3種布棋策略,可以贏棋。 根據樹狀圖的路徑分析,發現最快只要進行三回合,玩家就能分出勝負。整體來說,八等分單圈圓形棋盤三子連線棋遊戲對先手較有利;第1步先手要選擇不往圓心、改往旁邊移動,才是對先手較有利的贏棋方式,這和玩井字棋時要先佔據中央交叉位置的策略不同。 當更動棋子最初的擺放位置、增加平分單圈圓形棋盤的等分數、更改棋盤為雙圓圈形式都會增加遊戲的變化性,值得日後進一步探討。