全國中小學科展

生活與應用科學科

登風造極

去年九月二十四日是個風和日麗的好天氣,學校舉辦了校外教學,到了科博館之後,我們這一組最感興趣莫過於「空氣魔術師」了,那是一台會吹風的機器,你要把放在一邊的皮球拿起來,並放在出風口上,接著球就會漂浮在空中。回家之後,一次偶然機會,打開電視恰巧看到Discovery頻道正在播映一位新加坡籍建築工程師的研究,內容大約是工程師正在蓋高樓,但大樓卻莫名倒塌了,他非常沮喪,直到他妻子問他你為什麼不去找出原因,他恍然大悟,開始研究大樓倒塌的原因,原來是風所造成的,為什麼他所設計的大樓無法承受強大的颶風呢?看完之後我們就想到何不用依據這個主題來做實驗呢?在我們得到老師的協助之後,就開始了這次的實驗。

腳踏車BBS系統

本研究為一種具有煞車分配器之腳踏車煞車結構,其包括:1.煞車分配器2.左煞車鋼索3.右煞車鋼索4.後煞車鋼索及前煞車鋼索,其中煞車分配器具有兩個半圓柱體、圓筒、上圓蓋及下圓蓋。本煞車系統不管先煞那一邊的煞車,都可有效的控制前後煞車,並且一律先對後輪進行煞車作動,大大降低了人為或誤動所導致的危險,使騎乘者能保有較高的安全性,其中並加裝彈簧,作為ABS作動構件。

大樓安怎ㄘㄨㄚˋ攏嘛水噹噹-水塔與建築物振動的關係

由於我們學校位在縱貫鐵路旁,每當火車經過時,靠近鐵軌的教室都會產生振動,尤其\r 三樓教室動得更是厲害。原本我們想研究這個現象,但因一直找不到可以測出教室振動大小\r 的工具,所以一度打算放棄。這時老師提出鄰近南科園區高鐵減振問題,鼓勵我們何不朝教\r 室減振方向來研究?因此我們想,已經蓋好的教室如何來減振呢?這時柏鋒看到對面教室頂\r 樓有許多水塔,就提出可不可以用水塔來減振?於是我們轉向研究水塔與振動的關係。

綠色寶笛

實驗發現,寶特瓶的開孔總面積越大,聲音越高,與陶笛發聲原理相似。我們自製各開孔工具,仿照直笛指法在瓶上開孔,找出頻率(X)與總開孔面積(Y)的公式: (1)標示600 ml透明寶特瓶開孔公式:y = 0.00005x2 - 0.0174x + 3.3838 (2)標示580 ml霧面寶特瓶開孔公式:y = 0.000142x2 - 0.0627x + 9 (3)標示2000 ml透明寶特瓶開孔公式:y = 0.00004x2 + 0.0131x - 2.3964 公式適用範圍: (1) 寶特瓶正立或倒立皆可,指孔需打在氣孔下方,瓶蓋開口需在氣孔上方。 (2) 波爾公式適用330 ml~700 ml(準確到So)的透明寶特瓶。 (3) 波爾公式適用音域從4C~5E。我們向同學收集寶特瓶,套用公式精準開孔,容量、材質、形狀不同,也可做出音程相同的寶特瓶笛,同學拿到都能馬上拿來吹奏曲子,成功地讓回收桶裡的寶特瓶變身為可演奏樂曲的綠色寶笛!

精密光學鎖

鎖的設計方式種類繁多,有機械鎖、磁性鎖、電子鎖、指紋鎖等方式,一般傳統的機械鎖容易被撬開,而電子式的密碼鎖則可以利用嚐試錯誤的方式來破解,傳統上的鎖較少利用光學方式來設計製作。物理老師在上課時有提過全像光學鎖的設計,它是利用雷射的干涉現象來製作的鎖,運用光的二元隨機相位來編碼,就很難被破解。學校物理課程有上過幾何光學,光線具有反射與折射的性質,因此我們想設計一個利用光學控制的鎖,初步的構想是利用光敏電阻來感測光的存在,利用一個圓柱型的導光壓克力棒,在圓棒上的特定位置上加工有刻痕孔洞,由於光線在圓棒內傳導時,有全反射的現象,當光線射到加工刻痕時,因為入射角度關係,光線會經由刻痕透出,再經光敏電阻感應後透過邏輯電路計算達到開鎖的功能。我們先設計光敏電阻感應光線的實驗裝置,了解光線經由不同位置孔洞洩漏出來的程度,及可能互相干擾的情況,最後根據實驗的結果,修改光敏電阻的排列方式,並搭配邏輯電路的設計製作,完成一組光學感應鎖。

食紙大動~校園垃圾達人秀

校園垃圾何其多,我們作品中已成功且積極呈現處理校園三大垃圾的成果:廢紙自製手抄再生紙並結合紙藝做出愛的小書、壓花卡片、酸鹼試紙。廚餘做成可以吃的紙及有機肥、落葉結合手抄再生紙做成藝術卡片及有機肥。木棉花等做成木棉花紙、試紙…,幾乎所有的紙漿廢水經過測試均對植物生長無害,確實達成廢棄物再利用、節能環保的終極任務。

在霧中迷失的光線

本實驗中,我們研究了各種顏色光在空氣中的衰減度,以及光因為角度的照射的照度、光穿越水的衰減度,光在煙霧中的衰減度等等,主要在於研究光穿透物質後的照度衰減,應用在生活中的車燈,是否因為由黃燈改成白燈或紫燈後,光穿越霧後的照度會因此比較大呢?

學生證自動辨識及分類系統

此研究的目的以設計學生證自動辨識及分類系統為目標。主要是利用網路攝影機拍攝學生證,將影像進行灰階及二值化處理,並以投影法確認條碼位置、骨架法進行歪斜校正,切割出條碼後,利用黑白線條的寬度進行條碼辨識,並將辨識出的學號比對註册名單以確認註冊與否,最後交由機器手臂將學生證送至不同的分類區。由實驗結果可知,本系統確實能達到自動化辨識及分類學生證的目標。

攀岩岩石 DIY

決定製作攀岩岩石後,我們先觀察岩石的結構是由沙粒凝結的,因此再找出保力膠作為黏結劑。從測試保力膠和硬化劑(「反應起始劑」,市面上大多稱為「硬化劑」,因此以下簡稱為「硬化劑」)的比例後,我們實驗了保力膠對強酸強鹼的抗腐蝕性及加保力膠後能否增加承載力。經過證實和我們的推測符合後,我們開始製作攀岩岩石,且做了攀岩岩牆的施工設計,希望能藉此研究,做出便宜又實用的攀岩岩壁,提供給學校同學作為健身與娛樂的設施,並且能推廣至都會型的學校,增加學校運動與遊戲的空間。

植物酵素的有氧運動

雙氧水中氧氣的分解可以藉由催化劑來加快反應,植物體內所含有的酵素就是催化劑,所以它們可以與雙氧水作用加速氧氣的生成。酵素是由蛋白質所構成,在所有活的動、植物體內都可以發現,它們幾乎參與身體所有的活動,因此這些酵素對人體非常的重要。經由雙氧水與酵素反應中所產生的氧氣量,可以判斷出植物所含的酵素多寡。所以我們自行研究了一些檢測的方法來進行蔬果酵素活性的檢測,透過這些活動與實驗過程的探索,讓我們更加了解植物體內的秘密活力來源─植物酵素。