全國中小學科展

生活與應用科學科

Equaleit!輕鬆解決複雜的數學式

在數學的世界裡,經常可以看到變化多端的運算式子,若要計算的話,一般的計算機是不管用的。原因是它們沒有辦法支援數學式的「原貌」,例如分號、指數、函數、根號等數學符號,混在一起時的情況。於是,我便想藉助電腦程式來實現將數學式完整顯現出來並求解的夢想。換句話說,我要設計出一個功能強大的工程計算機程式,並以高中所學到的數學為原則。其中,自然牽扯到數學式子的排版藝術,以及計算機科學的演算法及資料結構。我主要的目的有四:一、顯示數學式,二、方便編輯數學式,三、計算數學式,四、做到一些現今工程計算機做不到的細節功能。研究結果中,我運用 MathML 做到結構化的顯示方式;另外藉由電腦資料結構及演算法的運作,得以快速準確的運算,並能同時輸出小數及分數的答案。

塑膠袋,行不行?

本研究目的在探討不同材質之塑膠袋在不同使用條件下對秀麗隠桿線蟲的繁殖與生長的影響,研究方法是探討市售三種塑膠袋(低密度聚乙烯LDPE、高密度聚乙烯HDPE及聚丙烯PP)是否會對線蟲造成影響,針對母代、子代第一代及子代第二代進行實驗。研究結果發現:(1)不同塑膠袋材質會影響線蟲之總存活率及不同時期產卵率;(2)塑膠袋裝取熱水時間的長短差異,也會影響線蟲之總存活率及不同時期產卵率;(3)實驗進行至子代第二代後,發現塑膠袋對線蟲的影響益形顯著。以上實驗結果告訴我們,日常生活中正確的挑選及使用塑膠材質的製品是非常重要的,期待未來能進一步觀察塑膠袋對後續子代的影響,以追蹤塑膠袋將對生物所可能造成的更長遠影響。

自行車剎車改進裝置

本研究是為了改進市售自行車之剎車系統缺點而研究,目前市售之剎車系統中,若先剎前輪,會因力矩作用而造成翻車之危險,若先剎車後輪,則沒有此危險,有鑑於此,改進這一缺點是本團隊重要的想法。『自行車若能於剎車時,無論先剎車手把左邊之剎車或先剎住車手把右邊之剎車或同時剎左剎車與右剎車,改進之裝置能自動地先剎住後車輪,再剎住前車輪,達到安全剎車之目的』,係為本研究之主要目的,為達此目的,本團隊經討論、繪圖、加工製造與組合測試之不斷改進而測試成功,經證實亦能達到此目的。自行車剎車改進裝置是以不修改目前自行車之車架之樣式為基礎,只做一機構來改進其剎車系統,此機構能裝置在各種自行車上,不必購置新的車架,方便現有各種樣式自行車之改裝,亦為本研究之目的之一。本研究以科學方法之證實發現,此機構對於剎車控制確有其順序性,其順序與研究目的相符合,可為自行車之安全增加一層保險。

空氣中奈米污染物之簡易感測方法

由於奈米科技之進步發展神速,許多難以偵測的奈米污染物可能對生物體造成不可預知的負面影響,然而傳統之感測方法主要針對氣體分子,可能不適用於感測粒狀奈米污染物質。因此,本研究之主要目的是探討(也建立一套)奈米污染物簡易感測方法之可行性。利用二至三個塑膠瓶、塑膠管組裝簡易感測實驗,並且使用非常少量(約0.05 mL)之綠色溶劑(離子熔液),實驗結果顯示奈米ZnO及螢光粉塵灰 (2或奈米CuO 反而使電阻增加;但未通過過濾材料之螢光粉塵灰(

IRmote之反光筆頭&眨眼滑鼠

我們研究出Wiimote的感測原理與影響IR發射筆的發光強度的因素及不同材質的反光特性,進而研發出~電子黑板--反光筆頭,達到在臨時組合屋教室裡能順利在黑板啟動電子白板的功能並提升學習樂趣等目的。同時,運用Wiimote的感測原理及所學和研究結果,我們舉一反三欲罷不能,研發出簡單實用的~眨眼滑鼠。

有「垢」不煩!

清洗飲水機過程中,當不銹鋼內膽的水倒掉瀝乾了以後,清晰可見一層白白的、厚厚的-「水垢」,想刷也刷不掉,這樣的麻煩幾乎存在於許多有使用飲水機的家庭。於是這次科展我們想藉由實驗比較坊間利用新鮮檸檬、檸檬酸、食用醋(化學方法—酸溶解水垢)和阿嬤提出的創意點子「吹風機」(物理方法熱脹冷縮—不鏽鋼內膽和水垢膨脹係數不同)的清潔效果,從中找出能讓婆婆媽媽們輕鬆清除飲水機水垢又能省時、省電、省錢的方法?從實驗結果我們發現到,用來清潔飲水機不銹鋼內膽水垢最方便、較環保(對環境友善)且節能省碳的方法是—阿嬤的創意點子「吹風機」。

香草的天空—小黃家蟻的防治

利用校園九種常見的香草,包括:蒜香藤、芙蓉、薰衣草、迷迭香、香茅草、雞屎藤、九層塔、薄荷、馬齒莧等九種具有強烈味道的香草植物,尋找可以驅離小黃家蟻的植物。結果顯示,新鮮芙蓉葉片將迅速使小黃家蟻死亡;磨碎過的香草,將造成小黃家蟻死亡,除芙蓉葉片外其餘死亡率皆超過 50%;烘過的香草中,香茅草防治的效果最好。

蓄壓空氣型虹吸抽水器

本研究是探討如何使事先未裝水的虹吸管,能在沒有加裝額外能源下順利發生,並高流量抽水,原理是利用水壓壓縮管內空氣,接著利用暴衝現象使虹吸現象發生來抽水。研究一:以手按住玻璃管上端,並將管子插入水中,接著放開按住的管口,則管內的水柱有爆衝現象,口徑2.00cm較0.20cm的暴衝高度增加50%。研究二:發現虹吸管的彎道部分:圓弧型優於直角型、口徑小於1.10cm等均明顯有利於暴衝後順利抽水。研究三:發現外管愈抽水愈快。研究四:發現管子下方若製作成漏斗型,利用流體力學連續方程式的觀念,暴衝高度可增加116%。最後研發兩款新式虹吸管,提升使用的便利性及安全性。研究可用於水族箱換水、汽機車緊急抽油、夜市之可食性油桶之抽油及不同密度油料層之取用等。

沙包!該怎麼堆?才能有效阻擋水患之研究

沙包,在去年颱風季節成為最熱門的搶手貨,民眾想以沙包作為防止水淹入建築物的第一道防線,但是取得沙包後該怎麼堆?才能最有效的防止水患呢?國中理化第一冊第 6 章中提到水越深時水壓越大,想將積水阻擋在外,需有一些技巧才能達到目的,於是設計以下的實驗嘗試將沙包以不同方式堆疊,探討其阻擋水患的效果。我們利用保力龍空盒製作成有缺口的容器,用 4號封口袋填入細沙,控制沙包的總重量一定下,改變單一沙包的重量、堆疊方式、重疊比例、水位高低等,以實驗數據找出最有效防止漏水的沙包堆法。結果我們發現沙包採雙排上下層交叉堆疊和階梯形上下層交叉堆疊時,阻擋水入侵的效果最好,尤其重疊超過 1/4 以上(甚至到 1/2),漏水量最少,可以建議民眾參考採用。

犯罪現場—血跡的研究

在刑事案件中,血跡的形態是一項重要證據,能依此推論可能的攻擊位置,被害人的移動路線等,故血跡的研究有其重要性。我們的實驗即是針對不同形態的血跡做觀察,了解出血點的高度、角度及凶器之不同對血液噴濺痕跡的影響,進而依此重建可能的凶案現場。實驗過程中,我們嘗試用不同方法敲擊、射擊沾血海棉,期望增加對血液噴濺痕跡之了解,藉以提供更好的重建線索。