生活與應用科學科

本研究主要是利用巴斯卡原理以及河倫噴泉的設計來研發利用水循環方式來承載重物\r 的升降平台，在不動用到額外動力的情形下，僅靠自然的物理現象來使之運作。故本研究的\r 特點在於節能並兼具實用價值的生活應用，而最後我們並依照類似的原理設計了一個自動循\r 環的水族箱過濾器，不僅驗證原理的可行度，更能突顯本研究的對於生活應用的價值。

海砂屋的危險是海水含有氯離子，若用海砂作為混凝土之拌合材料，將造成混凝土的氯含量過高，降低混凝土PH值，破壞混凝土鋼筋保護層，產生腐蝕，造成混凝土剝落，影響結構物安全。本研究是應用外加電場保護的原理來去除混凝土中的氯離子，希望藉由非破壞性的技術達到修補防護效果。研究結果顯示，由化學分析發現，鹼性陽離子會根據外加電場擴散原理往鋼筋附近移動，而混凝土與鋼筋交界界面pH值上升，並隨著外加陰極電流密度及通電時間的增加，混凝土內剩餘氯離子含量會明顯下降；在腐蝕訊號量測方面，除鹽後之鋼筋腐蝕電位提昇，顯示鋼筋腐蝕情形獲得明顯的改善；在混凝土物理性質改變方面，除鹽後混凝土的吸水率及電阻係數值皆明顯提高。

從自然與生活科技領域課程中，我們學到了很多知識理論，其實它所包含的知識並不是遙不可及的；如果能用心觀察，我們將會發現它都應用在我們生活中。在「巧妙的用力工具」單元中，我們除了課堂上所學的基本知識外，更以小組合作學習方式，深入探究，將輪軸、齒輪等簡單機械的作用原理，應用於生活中，解決生活中所面臨的相關問題，我們以科學的方法，觀察、假設、討論、實驗、計畫、設計、資料蒐集分析、並運用電腦科技資訊等方式，不斷的嘗試錯誤，一次又一次的修正錯誤，克服困難，以科學精神完成了我們所研發的作品~獨一無二的電動擦地機。設計創作的歷程中，我們體會到團隊合作，腦力激盪的快樂，更感受到自然領域知識的奧妙。期許未來，我們將善用研發的電動擦地機，並不斷地致力於實驗改進，應用於生活中。

我們是阿里山鄉偏遠部落的原住民學生，這一次參加科展我們向鄒族的長輩學習「捉牙蟲」的方法，找出傳說中的「蛀牙蟲」加以觀察，並且在研究過程中我們發現雖然鄒族傳說中的「蛀牙蟲」是一個誤會，但是使用的草藥確實有治療牙齒痛的效果。不過古老的治療方法非常熱、非常辛苦，所以我們腦力激盪嘗試設計比較簡便的方法來治療牙齒痛，使鄒族「捉牙蟲」在日常生活中更方便更好用。

將自然與生活科技的「聲音的探討」單元中所學的知識，應用在日常生活中，使用回收物品與教具的再利用當器材的來源，利用鼓風爐教具當壓吹空氣源（氣壓源），連接不同長短的膠管笛以發出聲音，藉由電腦測音軟體錄製所吹出的聲音，進行頻譜分析量測其音頻，探討不同長短的塑膠管所發出的音高，進而求出想要的音高的管長，使其發出所需的和弦與樂音，以製作能當伴奏或彈奏的膠管樂器，達到自製樂器的樂趣。

由於影響大型戶外廣告看板支架承受力的因素太多，如：風力、風向、支架的材質與結構、透氣孔的面積、分布、大小與形狀…等。在跟老師討論之後，我們決定去除風力、支架的材質與結構、及風向等變因，只專注於探討看板的材質、透氣孔的形狀、透氣孔的面積、透氣孔的切割方式等變因，對廣告看板所承受風力的影響，進行一系列的研究。而且為了控制風力的這個變因，我們特別自製了一個簡易的風洞。另外，為了測量出看板所承受的力，我們更是絞盡腦汁，設計製作一個測量平臺，利用彈簧的伸長量和長尺，來測量看板所受的拉力。綜合以上，將本次研究分為三個主要的部分來說明：一、鷹架看板的現況調查。二、鷹架看板材質的研究。三、鷹架看板透氣孔形狀、大小、分布的研究。

本研究利用負壓原理自製一個輔助夾具，我們使用手動拔罐器產生吸力，在氣球及其內部裝入內容物製作成夾球，再將拔罐器與夾球結合，成功地製作出一負壓式夾具來夾取物品。實驗中探討夾球內內容物的粒度、重量、硬度、體積..等各項物理性質，進而設計夾具構造及功能，從實驗中我們得知夾取效果最好的夾球內容物為咖啡粉(粒度0.71~2 mm)，為了因應實際使用需求，不斷改良最後成功研發出第五代夾具--『阿哆手5號-多功能可折式拐杖夾具』，阿哆手5號，攜帶方便且重量輕，能夾取絕大多數物品，它成功地幫助不方便彎腰拿取物品的人。

我們分別從自製喇叭的組成要件：共振筒、集氣筒、集氣筒薄膜、吹管等四方面，去探究可能影響喇叭聲音的各種因素，我們發現共振筒的材質影響聲音的音色最為明顯，鐵罐音色響亮、寶特瓶音色清脆、紙罐音色直而厚；共振筒的粗細則明顯影響音量大小，共振筒口徑愈粗，音量愈大；而共振筒的長短、形狀對音調的高低有決定性的影響，共振筒長度愈短，音調愈高；集氣筒和吹管對音量及頻率的影響較小；薄膜的效果以氣球最好，鬆緊也會有影響。另外，我們發現可利用改變共振筒長度、口徑及按壓薄膜不同位置等方式讓音調呈現高低的變化。總之，如果能掌握要點，都能利用生活中的各項資源，製作出各式各樣、大大小小的自製喇叭。

同學間流行使用Pilot 可擦拭魔擦筆，經研究後發現魔擦筆墨水含有感溫粉，會因摩擦\r 生熱而溫度升高至59℃以上時導致墨水顏色消失，在0℃以下時會恢復顏色。而放進冰箱\r 冷凍區就可以恢復筆跡。\r 實驗中，我們用安全又易取得的膠水，加上黃色水彩及紅、藍色感溫粉調和成使用的\r 墨水，最佳比例為黃色膠水：紅色感溫粉：藍色感溫粉＝3：1：1。且由筆跡顏色變成黃色\r 可知熱湯可能燙手或燙嘴（44℃以上）；當顏色呈現咖啡色，表示容器內的溶液還未退冰（19\r ℃以下），最好等到轉變為墨綠色（20℃以上）時再健康飲用。我們可以利用安全、經濟的\r 冷熱兩用之「酷筆」，畫在不同材質的容器上，以達到提示熱燙、退冰的效果是值得推廣。

我們為了要知道腳踏車輪子內的鋼絲為什麼要交叉排列，還有怎樣製作的輪子才會較穩固，而做了許許多多和輪子相關的實驗，其中我們覺得鋁條傾斜角度不同和交叉格數不同的實驗很特別。因為我們發現單邊傾斜（無交叉）的角度越大，輪子的載重量越小；但交叉格數越多時，載重量反而越大。另外，軸中間距不同的實驗也很有趣，因為軸中間隔的距離既不能太短，也不能太長，這點是我們在實驗前沒想到的。我們最後還利用之前每個實驗中最穩固的一個輪子和硬水管做了一台三輪腳踏車，並且讓一個較輕的人去騎騎看，也讓我們瞭解到了柔軟的鋁條只要互相交叉排列起來，就能夠支撐很大的重量。