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書謀話策──論乘法賓果的玄機與妙算

本研究探討乘法賓果雙人對戰遊戲的設計原理與對戰策略。 探討問題與獲致結果如下: 一、正整數1~c兩兩相乘所得乘積總個數,找出計算公式。≤500只有7個c恰可組成正方形棋盤。重複的乘積,其最大質因數≤𝑐/2。 二、由棋盤邊長n和m數連線,可計算出棋盤各位置的賓果組合數量、及可與之賓果的位置數量,且可判斷合適的m值。 三、按照數字大小排列邊長≤6的完美棋盤,都是先手較占優勢的不公平棋盤。對戰策略包括:取得棋盤中央位置、選擇平方數、賓果係數較高,考慮可連跳乘積數的相關性質、倍數位置分布等。 四、設計公平棋盤並用不同方法驗證。 五、編寫程式,找出可排成較大正方形棋盤的數,且模擬隨機對戰,找出雙方勝率,以驗證棋盤的公平性。

植物聊天室~聲音頻率之探究

聲音是振動產生的聲波,當流體中形成氣泡或空隙時,壓力會迅速下降到蒸氣壓以下,於是就會發生空蝕現象,產生震動而有聲音。我們利用PlantWave感測器,夾住植物的葉子,植物因空蝕現象產生震動,感測器測到震動電波,透過演算法轉換成聲音,再將聲音經由phyphox app測得其頻率。我們進一步以植物的種類、不同器官、不同環境、不同對待方式、不同的澆水量等作為實驗的變因進行,再透過手持顯微鏡的鏡頭觀察水分在維管束中流動情形,結果發現實驗葉片面積較大者、同株植物較成熟的莖、環境的溫度較高濕度較低、在受觸摸對待、水量較多、缺少空氣及陽光的狀態下,水分傳輸變化較快,推測在植物內部氣泡及壓力產生變化,形成空蝕現象,因而所測得的聲音頻率較高。

我不是蟑螂!別再嫌我髒—潮間帶奇異海蟑螂Ligia exotica之食性及生物學研究

本研究深入探討奇異海蟑螂(Ligia exotica)的生物學特徵及食性行為。從出生到成熟需經歷約18次退殼,耗時約200天。其繁殖行為極具特點:雄性找到即將退殼的雌性個體進行交疊,一旦雌性退「後段」殼,雄性便開始進行多次交尾,接著雌雄分開,雌性便會退去「前段」殼以便於抱卵,抱卵大約需20天。 此外,奇異海蟑螂並非潮間帶的清潔者,雖然單一食物情況下少量攝食腐屍,但並無有效機制能找到腐敗屍體,且在周圍有濕綠藻情況下,會以綠藻為食。此類海蟑螂通常棲息於高潮帶的潮濕岩石下,受到濕度、綠藻分布及潮水變化的影響,活動範圍隨之變化,冬季高潮帶潮濕且綠藻豐富,較少移動位置;但夏季時高潮帶綠藻乾死,會迫使海蟑螂在退潮時往中低潮帶移動。

風的整形大師~探討不同條件對微型風洞氣流穩定性的影響

風洞是重要的流體觀測設備,生活中許多物件都需要經過「風洞」研究空氣流經物體所產生的氣動效應;但風洞設備體積大又昂貴,小學生難以接觸到,因此,本研究針對微型風洞的製作條件進行探討。 本研究針對微型風洞的風速大小、整流段孔徑大小及長度、收縮段延長長度等變因,進行氣流穩定性觀測,運用水煙及紅色點狀雷射光點輔助氣流的呈現;結果顯示風速及整流段孔徑過大或過小都不利於層流的產生,整流段較長及收縮段適當長度有利於層流的穩定呈現。 研究發現使用孔徑9mm大小、長度20cm的整流段,組合收縮段延長長度10cm,搭配風速1m/s,是自製「微型風洞」較佳的組合條件,可以清楚觀測氣流在微型風洞中層流的產生,適用於中小學生對於流體的觀測應用。

智慧助力-自適應電動手推車系統

本研究針對傳統手推車於上坡、下坡及搬運重物時操作費力的問題,設計一套具智慧感測與動力輔助功能的自適應電動手推車系統。整合雙霍爾感測器偵測輪胎轉速與方向、陀螺儀辨識傾斜角度,以及壓力感測器判斷推拉意圖,可依環境與操作情境自動調節馬達輸出功率。我們建構13項輔助邏輯規則,簡化系統運算並提升反應效率。 實測推動34.5公斤負載上坡時,未啟動系統需7686克重(約75.3N)推力,啟動後降為1167克重(約11.4N),省力幅度達84.8%邀請100位使用者操作問卷,88%認為前推較省力,95%在上坡感受到輔助效果,75%認為下坡時系統阻力可防止滑動。 實驗結果證實本系統具備良好穩定性與實用性,未來可應用於物流推車、長照輔具或電動輪椅,提升操作便利與安全性。

水花消失術

本研究探討跳水過程中不同因素對氣泡與水花產生的影響,並分析如何透過改變跳水姿勢來減少水花量。結果顯示,球體直徑與撞擊速度增加皆會顯著提升水花高度與氣泡空腔大小。水平速度會改變水花傾斜角度並減少高度,使氣泡空腔偏移。柱體形狀與錐度比對水花影響顯著,圓柱體產生穩定現象,尖頂柱體則集中撞擊能量,產生更高更細的水花。手部姿勢與面積大小顯示手掌外翻放平與小面積能有效減少水花與氣泡空腔,達到最小水花效果。最後,水花消失術是跳水前擦乾身體,入水前身體筆直頭向下、雙手向水面伸直,手掌外翻抓手放平,入水後,將空氣帶入水底,減少氣泡空腔造成的沃辛頓射流現象,以水底產生氣泡浮出水面取代水花,進一步降低水花產生。

環保(科技)海綿真環保?

科技海綿(又稱環保海綿)能在不使用清潔劑情況下去除污漬,被認為是環保用品。但在使用過程中會逐漸變小後消失,令人疑問的是:它真的溶解了嗎?是否會對我們和環境造成影響? 為此針對以下幾點探討: 一、探討其去污原理,並以顯微鏡觀察其纖維結構。 二、觀察使用後水體,確認使用後是否會釋放出塑膠微粒。 三、使用三聚氰胺檢測劑,測試使用後的水是否含三聚氰胺。 四、以使用過水種植綠豆與水蘊草,觀察生長情形,評估對生物的影響。 五、檢測市售牙齒美白橡皮擦,使用後是否釋放三聚氰胺或塑膠微粒,提醒消費者注意 安全。 透過實驗,期能探討科技海綿是否真的「環保」,並進一步了解其對生態環境的影響。

自製高效能蝦殼電池-新型太陽能電池的探究

研究以生物材料製成電極和太陽能電池的製作方法。以自製四點探針器測自製膜的電阻,得最佳電極條件:溶液pH4.7,-18°C、24hr前處理後噴TPP,在氯化鈉0.1M下反應,電阻率最低6.76Ω·m,機械強度1244.19g,結構穩定且可提升I−的轉換效率。以鋁網-幾丁聚醣氧化石墨烯膜為負極、銅箔-幾丁聚醣氧化石墨烯膜為正極,能使電子移動方向穩定,提升電流,且可彎曲增加應用性;使用花青素/葉綠素天然染料及0.5 M碘酸鉀/碘化鉀電解液,最後製成的電池電功率最高19.58mW,可取代ITO玻璃且串聯3顆可讓Led亮,以500W/cm2 強光照射電池組7天,電功率仍有31.21mW,具高抗衰減能力,未來可推廣至生活及教具使用。

磁來運轉~磁性齒輪轉動圈數比因素探討

本研究主要是以磁力特性與齒輪傳動原理為基礎,再透過資料蒐集、影片觀察與3D建模分析,並設計及製作零件可拆式之 磁性齒輪,可隨著各種圓心角的變化放置磁鐵和鐵質層進行實驗,依照各種放置物的分布不同,而呈現特定的旋轉比例關係。研究包括同軸性磁性齒輪、徑向式磁性齒輪,又可分為平面式與立體式,同時也研究磁性齒輪應用於生活中的可行性,例如:利薩如曲線等。 設計分析上我們採用3D建模分析法,以及實際測量磁場來修正建模理論,加上實作上的考慮,而設計出轉動圈數比較穩定的磁性齒輪。 在實驗上,我們利用強力磁鐵,配合適當的鐵質層,以及找出磁性齒輪的對稱性組合,設計出穩定圈數比的磁性齒輪對於產品的性質及應用表現非常滿意。

「雨」你每滴都來電-「液滴摩擦發電」與「晴雨轉換系統」的研究

本研究主要探討【自製液滴摩擦發電模組】最佳設置條件,並設計【晴雨轉換系統】,不僅開發新綠能 ,也能節省面積讓兩種發電系統並行。 我們用方便取得的材料自製【液滴摩擦發電模組】;設計【可控式液滴滴落系統】模擬液滴落下;利用示波器收集大量數據並制定測量標準及方法。 研究發現【液滴摩擦發電模組】在以下條件有最佳效果:(1)和水平面夾角70度(2)液滴直徑越大、數量越多、導電度越小(3)滴落高度、頻率越高(4)液滴不能重複利用(5)多組並聯(6)發電模組寬度適當。 除了自製【滴雨盆】模擬下雨,也在戶外實測,結果【晴雨轉換系統】正常運作,能發電讓5個LED燈同時閃爍;幫1μF/50V的電容充電,60秒達到23V,雨水真的滴滴都能發電!