全國中小學科展

國小組

開闔有度聚散離奇

在「拼組相同剪刀、剪刀組能完全開合」條件下,我們發現若4段臂兩兩等長,則能拼出直線行進剪刀組;若 軸心不在2臂中點,則能拼出弧線行進剪刀組;若4段臂不全等長,則能拼出斜線行進剪刀組。 將弧線行進剪刀組頭尾相拼,形成封閉剪刀組,當其剪刀間形的變化是三角形時,內圈會圍成正n邊形,我們能依此算出在平面中,拼成封閉剪刀組所需的剪刀數量。在彎曲臂剪刀部分,只有當彎曲臂夾角皆相等,且夾角為正n邊形一內角度數時,才能拼成封閉剪刀組,其能在平面中朝圓心、圓周作變動,但不能像直線與斜線行進剪刀組般能無限網狀拼組。 拼組、操控剪刀組能增加面積、體積或折疊縮小,將此應用在太空科技中,能節省運送太陽能板的空間。

防傾防危助老枴杖

台灣進入超高齡社會,設計枴杖以達防傾防危助老。 研究顯示:(1)市售枴杖以單點拐為主,約占82%。(2)枴杖底面積與傾角呈正相關,杖長與傾角呈負相關。(3)(抗力矩/施力矩)比值與傾角呈正相關。當比值正六邊形>正五邊形>正方形>正三角形。(4)超音波距地地高度與可測距離呈負相關。若距地高0-10cm,可精確量測距離為2~200cm及400cm間。(5)障礙物偏轉17~63度,測距與偏角呈正相關性,若角度>63度,超音波測距近乎失效。(6)體溫趨勢:頭>身>四肢。量測體溫修正:正確體溫=舌下溫=手掌測溫+2.31度C。(7)正確環境溫= 26.63+(感測溫-26.63)*1.33。(8)自動量測步數:枴杖步數正確率與振數常除數N值呈正相關。當N=8時,正確率約為97%,可由枴杖步數反推人行走步數。

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。

滅菌之「手」-探討左手香對抑制細菌的影響

本項實驗的理念主要以環保的觀念來探討左手香原汁、酊劑、純露在生活上抑制細菌的效果。實驗結論如下: 一、校園中不同地點的細菌數量存在顯著差異,對照組的細菌數量最多,其次是自然教室門把手上,然後是午餐桌,而則樓梯把手是最少的。 二、左手香原汁對抑菌具有一定效果,其濃度對抑菌效果有影響,原汁濃度越高,抑菌效果越顯著。 三、左手香酊劑和左手香純露均表現出一定的抑菌效果,尤其在液態皂中加入左手香酊劑或左手香純露可以有效減少手部細菌數量。 透過這次實驗結果可以發現,天然清潔劑在抑菌方面有一定的效果。未來在使用清潔劑時,可以選擇更安全、更環保的天然清潔產品來使用。

形單不影隻,紅藍展翅飛

顏色對調並且數字按規律排列,除了分類顏色還要排列數字大小難度很高,我們想要發展出有規律的方法來解決問題,並將對調的方格數增加到M個。 移動的規則是每次只能移動相鄰的兩個方格,對調後再放入空格中,重複這個動作,直到所有同樣顏色的方格依數字從小到大排列(順向排列)或數字由大到小排列(逆向排列)。 研究內容分成兩部分,第一部分:個別對單色的方格加上數字,目標在遵守移動規則下,顏色分類而且數字按照順序排列。第二部分:雙色都加上數字,目標在遵守移動規則下,顏色分類而且數字按照順序排列。

急速「傘」耀-降落傘終端速度的探討

影響降落傘使用安全性的變因有哪些?降落傘速度多快時,會開始平穩緩慢降落?因為好奇這些問題,我們先自製簡易降落傘,再作實驗探討,可能影響它的安全性的變因有哪些。 參考過去相關研究作品後,發現影響降落傘平安降落與否的「終端速度」,無人嘗試探討過,我們用micro:bit(V2版本),測量降落傘降落過程的加速度與時間數值後,用物理學計算方法,算出不同方式製作的降落傘,降落過程中達到的終端速度有多快。最後發現當降落傘符合傘面半徑大、總重量輕、傘繩長度 讓傘面展開最適當的面積、傘繩數量少、傘面材質輕且沒有破損等這些條件時,終端速度會越慢,安全性也越高。希望此次研究能讓降落傘的製作更完善,也許可搶救更多高空意外現場的性命呢!

烤出滿滿的幸「芙」〜探討泡芙空心的秘訣

影響泡芙空心的因素有澱粉糊化和筋性、配方水分和油脂含量及烤溫。本研究發現奶油、水、麵粉和蛋液最佳比例為1: 2: 1.67:1.75。麵糰糊化後應降溫至60℃以下再分次加入蛋液,4份食材蛋液量200克的麵糊拉伸力可刮起呈倒三角形(約4公分)為最佳狀態。澱粉蛋白質成分越多麵糊吸水量越高,低筋麵粉泡芙中空狀態最佳,高筋麵粉泡芙支撐度最高;油脂越多泡芙中空高度越小,支撐度越大。增加蛋液量的泡芙支撐度最佳。麵粉和蓬萊米粉比例4:1的泡芙中空高度最大;三種米穀粉以蓬萊米粉泡芙中空高度最佳,可取代麵粉製作空心泡芙,其奶油、水、米粉和蛋液最佳比例為1:2:1.67:2.37。麵粉和色粉比例為49:1的泡芙中空高度較佳。需分兩階段烤程讓泡芙上色均勻。

Do It Myself-智能棒球訓練系統

「智能棒球訓練系統」是協助棒球初學者自主完成打擊與投球訓練的系統。訪問棒球教練需要哪些輔助訓練工具與文獻探討後,先以九宮格板自動回復元件製作投球準度訓練模組;再改良成輕巧的三宮格板好球帶訓練模組。在靈敏度偵測實驗中發現雷射光加光敏電阻靈敏度高於超音波與雷射測距感測器,以此製作揮棒速度訓練模組,實際使用時發現雷射光與光敏電阻模組在戶外易受陽光干擾,故以各色吸管進行光敏電阻抗陽光干擾實驗,發現6公分以上的黑色吸管可有效降低陽光干擾。最後加入跨步步伐偵測模組以提升投球穩定度。本系統還能透過IoT的功能,讓使用者掌握練習數據。實測後,本系統可提升練習者的揮棒速度以及投球的準度和穩定度。

加減「層」除 All in one-自製分層除汙瓶,潔淨河川水

本研究針對在野外露營煮食及清洗,所產生的大量汙水,為避免直接排入河川,對環境造成傷害,以生活中的物品做為濾材,製作出一個可過濾汙水的「分層除汙瓶」。 參考汙水處理及濾水的原理,希望經過除汙瓶處理過的汙水,其pH值能接近中性,總溶解固體量、電導率降低,溶氧量和流明度增加,使其外觀與清水相近。 選擇生活中常見物品:紙類、粉類、常見水處理濾材、棉布類等,分析其過濾效果,進而得知吸油棉、小蘇打粉、不織布、麥飯石、衛生紙、咖啡濾紙,由上而下依序分層製作出的除汙瓶效果較佳,並可實際運用於生活中,落實環境保育。

臭巨山蟻(Camponotus obscuripes)搶屍及搬屍行為之探究

本研究觀察臭巨山蟻(Camponotus obscuripes)處理同伴屍體的特殊行為。我們在三年間注意到,螞蟻基於巢穴衛生有「屍體清除行為」(necrophoresis),但在特殊狀況下 臭巨山蟻還會搶奪同伴屍體和搬屍繞行行為。我們進行一系列的實驗觀察,嘗試證明一些假設,最後得到以下結論: 一、臭巨山蟻在搬屍繞行同伴屍體時的行為與「屍體清除行為」有所不同,繞行行為通常在探索新環境時出現。牠們會將同伴屍體從棄屍場所搬出、舉起屍體在新環境四處移動,還會將屍體散佈在新的環境中,最後再將屍體移回棄屍場所 。 二、螞蟻在搶奪屍體的選擇上,可能與死亡時間有關。 三、螞蟻與其搬運的屍體之間不存在特定的配對關係。