全國中小學科展

國小組

回心轉「易」!橡皮筋逆向滾動機制之探討

射出去的橡皮筋竟然會自己滾回來,使用自製「逆向滾動發射器」,橡皮筋以一定的斜拋角度發射,它會在空中高速旋轉,跟地面接觸後,旋轉動能與地面摩擦力相互作用,產生逆向滾動效果。橡皮筋是不太均勻的彈性體,所以電子磅秤進行重量篩選,搭配圓形校對模型和自製靜態拉伸測量器,嚴格控制橡皮筋的物理參數,降低其他變因的影響,找出最佳滾回條件組合是: 1.直徑4.8cm近似圓形橡皮筋,重量0.60g,寬度3mm,彈性係數最好的k72。 2.橡皮筋不均勻拉伸比例1:1.5,中段轉折支架設定在正中間位置B。 3.發射點距離地面75cm,最佳斜拋發射角度20°。 綜合上述發射條件,橡皮筋發射後不但能成功滾回,而且多次測試常常超過原始發射點,展現良好滾回效果和動量維持性!

可食用塗層對帥哥番茄保鮮之研究

本研究以玄米油和蜂蠟不同比例混合成可食用塗層,再以自製實驗工具塗抹平均每顆0.2g塗層於番茄表皮,置於室溫21~25℃環境中,15天後探討塗層對帥哥番茄的保鮮效果,以減重率、pH值、糖度、呼吸速率、濕度變化、色彩空間Value值、維他命C值、感官評估八個向度為研究項目,可以發現: 一、在減重率、pH值和糖度,實驗組表現優於對照組。 二、油蠟比5:1在呼吸速率、色彩空間Value值、維生素C值方面,表現較佳。 三、在濕度變化上,對照組表現最好。 四、在感官評估上,消費者對油蠟比2:1 和4:1的番茄接受度較高。 因此使用自製實驗工具塗抹油蠟有助於延長帥哥番茄放置於室溫保鮮之時效,且透過感官品質評估調查,調整過的油蠟塗層,消費者的接受度有提升。

就是砂得住─公路緩速道影響因素探究

本研究發想自國外公路減速車道,以降低剎車失靈之大貨車災害,思考能否應用於我國下坡易肇事路段之可行性。研究小組選定砂土顆粒、鋪設厚度、平整程度、車體重量和速度作為變因,並透過模擬實驗來研究這些變因對減速效果的影響。實驗發現,以篩網選定舖面粗細與鋪設厚度會影響減速效果,不同顆粒大小和鋪設厚度的砂土會影響減速效果,其中細砂與5公分厚度的鋪設最有效。此外,海底淤泥和牡蠣殼粉的減速效果較差。實驗還發現,顆粒和鋪設厚度的關係並非線性,且不平整的表面和流動砂床狀態可以增加阻力,提升減速效果。車體重量和初速度也會影響減速效果。根據這些結果,研究小組提出了在台灣下坡路段設置環保型流動砂床減速車道的設計建議。

布紙薑薑好—布袋蓮複合紙之探討

本研究以布袋蓮作為主要造紙原料,混合野薑花、楮木紙漿,探討布袋蓮複合紙的製作,希望能減少木材的使用並增加布袋蓮的經濟價值。透過造紙過程、紙張性質評估布袋蓮造紙的可行性,比較添加野薑花及楮木紙漿的差異性,並透過自製裝置進行抗張、抗破力、透光度、曝曬後顏色安定性等紙張性質,探討布袋蓮複合紙的應用及價值。 結果發現,布袋蓮複合紙有質感,添加野薑花纖維可提升紙張抗拉及抗破力,添加楮木紙漿可提升吸水、吸油效果。使用漂白劑以二段式漂白,能將布袋蓮紙張漂白,增加文書利用價值。最後,透過專家評估及創作,可作為彩畫、版畫、窗紙、包裝材等多用途應用,幫助破壞環境生態的布袋蓮找到新的利用價值,為環境盡一份心力。

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。

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。

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。

且滾且停,隨液而動~自製緩速車滾動之研究

本研究在探討容器內容物影響滾動的狀態分析,進而研發出能自動緩速以滾、停、滾、停方式下坡的車子。我們研發自動計時裝置及可調式坡度裝置並使用 無線運動位移感應器以及Tracker 軟體來分析實驗結果,實驗結果發現 影響容器滾動狀態進而達到緩速下坡的因素有:容器種類、流體黏滯度、流體容量、斜坡角度及容器內含物。我們也試著利用球體容器來研發製成輪子,最後選擇第三代輪框式球輪組合成球型輪車,透過在不同車輪內控制黏滯液體的容量及添加彈珠的8種組合方式,探討車體緩速下坡的時間、滾動速度及滾動轉角的影響,期待緩速車能在生活中無障礙空間及自動安全載物之應用。

「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。

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。