生活與應用科學科

Cuica是巴西特有的樂器，它長得像鼓，但卻是用摩擦的方式發出奇特的聲音。研究後發現它的原理是：濕布摩擦竹籤→竹籤振動→帶動罐子底部振動→罐子就是音箱放大聲音。 為了測量的一致性，我們設計了一台機器可以自動演奏Cuica。機器包含2部分：模擬手揑摩擦器、模擬手前後推拉器，這樣才能去除不同人演奏的因素，讓實驗結果更準確。實驗結果發現，演奏時必須要有適當的緊度、摩擦力摩擦竹籤，才能讓底部振動產生聲音。另外圓筒高度、棍子長短無法明顯改變Cuica音調；但是圓筒直徑、底部材質鬆緊、手壓底部中心緊度可以明顯改變Cuica音調。 最後我們用生活物品自製Cuica，圓筒底部插一根竹籤，底部要有一點彈性可以振動不能太硬，就可以感受到巴西熱情的音樂了！

在現代社會當中機車跟汽車其所造成的各類空氣污染排放隨著車輛的普遍而越來越嚴重，而且常有人下車之後忘記熄火就讓車輛怠速且廢氣一直排放，不但汙染空氣且損耗更多的燃料，因此環保署制定相關車輛超時怠速的處罰條款，且於2012年6月1日開始實施取締告發，我們就想要做自動怠速熄火裝置來解決超時怠速時所排放的廢氣。本次研究使用微電腦、加速度計、繼電器、旋轉編碼開關製作本裝置，利用加速度計去感測機車移動時的速度值，利用繼電器控制車輛熄火，配合旋轉編碼開關可以讓使用者自行設定怠速熄火時間，由於是透過加速度計去感測車輛的移動，故不需要修改車輛油路、電腦設定與時速錶，降低加裝本裝置的難度，因此非常適合用在各種車款。

參觀汙水處理廠後，引發我們利用備長炭、石頭、蚵殼等有孔洞的物質為濾材，希望在汙水來源地現地處理，降低汙水中的含磷量，提高透光度，改變汙水酸鹼值。 實驗中我們發現粒徑小的蚵殼效果較好，先利用黑糖水模擬汙水，使用自製濁度計、自製過濾器、自製測磷儀器以檢測汙水處理成效，再實地採水樣檢測去汙效果，實驗結果顯著。結論如下： 一、蚵殼主要成分為碳酸鈣，呈多層次結構，透過震盪可重複吸附含磷量。 二、在粒徑最小、200℃烘烤蚵殼，磷的吸附率達93%，水質趨於弱鹼性及中性。研究發現蚵殼為現地處理的有效濾材。 三、以蚵殼過濾實地採集水樣，酸鹼值轉為微鹼，透光度提高，建議蚵殼淨化汙水，pH值須在5.9以上的環境。

浮空投影是將想要投影的物體的影像藉由裝置反射到人的眼睛，四面的透明板可把物體完整的投射出來，產生像是憑空出現的影像，亦真亦假，如同沙漠中的海市蜃樓一般。 這種顯示方式的獨特之處，在於能跳脫一般螢幕的框架限制，是一種需要高度特殊技術與高規格投影相關設備的影像呈現方式。浮空投影獨一無二的無框感以及在觀看時的投入感，將能在觀眾面前呈現令人驚嘆不已的最佳效果。但是市售的浮空投影裝置大部分為3D裝置，而4D的浮空投影價錢驚人，且影像需經過後製才能呈現，無法達到即時播放的目的。 本實驗的研究目的希望利用簡單的家用電腦及網路攝影機將浮空投影裝置的製作過程簡化，以及材料來源的難度降低，將整個裝置的價格降低。

我們曾看到某一電視台教人如何做出最漂亮的冰塊，原理就是：不要讓冰晶變得太大，方法就是延長冰塊凝結的時間，他們是把水放在保利倫裡面，讓保利倫保持水的溫度，用以延長凝結的時間。看到這報導不禁讓我們思考，是否增加冰塊的凝結時間，可以使冰晶變得比較小呢？那在在不同溶質的水溶液中，形成的冰晶有什麼不同呢？現在坊間流行的黑砂糖挫冰，有些是以冰加上糖水，有些卻是以黑糖水直接去冷凍，這兩者的口感不同，那麼冰晶有什麼不同呢？也許冰晶是讓我們吃的「挫冰」是否美味的關鍵吧？所以我們以不同水溶液的冰晶作為研究對象。

想以環保又經濟的方式解決夏天教室內太過悶熱的問題，我們採取了三種類型的方式來達到隔熱降溫的效果，分別是：一、在教室屋頂增加隔熱措施 二、在室內增加降溫措施 三、在教室外部增加隔熱降溫措施。之後，我們再由各類型的隔熱降溫措施中，選取效果佳、經濟、施行方便且符合環保概念的幾種方法，加以組合成複合式的隔熱降溫措施，以達到更佳的功效。經過多次的實驗證明：屋頂定時灑水搭配室內定時拖地以及教室外種植樹木，可達到最佳的降溫效果；屋頂種菜搭配室內定時拖地以及教室外種植樹木，可達到不錯的降溫效果而且既環保又具有產值(生產的蔬菜可食用)，還可讓小朋友學會種菜並體會收成的喜悅，可說是一舉數得。

我們的研究由文獻探討中獲得很多知識及經驗，然後摸索文獻中箱型、折疊式、拋物線式等各式太陽爐的製作原理、和操作方法。配合太陽仰角、方位和時間的關係，想辦法設計適合台灣地區各季節都可以使用的太陽爐。 綜合了吸收光熱的鍋子「留光」比較，同時配合太陽光移動、及反光板的「流光」聚光調整，加上減少熱量流失、及使用墊架增加熱氣流對流的「流熱」設計，還有箱型天窗、包住鍋子的塑膠袋溫室保溫的「留熱」效果…等研究，我們終於研究出最短在30分鐘就可以煮熟食物的太陽爐、和操作方法。 流光、流熱、留光、留熱真是這次科展之旅的寫照。我們的研究，記錄了這次太陽爐實驗所得到的結果與經驗，願繼續努力，以求真、求善、求美。

本研究是探討聲音、片堆、共鳴管條件對熱聲致冷效果的影響。 在聲音方面，各管長均有對應的最佳頻率且管徑越大管長越長，最佳頻率將越低；聲音輸出功率越大，致冷效果越佳；片堆方面，在固定熱端氣室長度下，孔徑與片堆長度會有最佳值，以達到最佳致冷效果。另外，片堆有效孔隙越多越好，共鳴管以散熱性好的金屬塞封口且表面積越大越好。並用LabView軟體及NI 16-Ch USB Thermocouple Measurement Device來自動化測量共鳴管內16個位置的溫度，以了解管內溫度分布隨時間變化情形，發現啞鈴型片堆的效果優於整條7.0cm之片堆。 本實驗取得的最佳參數為聲音頻率179.6Hz、喇叭驅動電壓 11.28V、共鳴管徑3.9cm、管長44.0cm、長度7.0cm的瓦楞紙片堆、熱堆氣室長度5.0cm，降溫能力可低於環境溫度7.44℃，效果遠優於歷屆科展研究。

利用太陽能益智組裝DIY來了解太陽能組合的效果，在白天的陽光下才能驅動馬達，無法受太陽光照射，只能用燈泡取代，使之作動，探討的目地在想要發現何時能增加受光率，何種距離才能使馬達轉動，求得最佳化的資料。

本研究利用負壓式原理自製一個羽球收集器具，我們使用吸塵器產生吸力，連接自製的羽球收集器，將散落一地的羽球快速排列並收納至羽球桶內，成功的製作出「負壓式羽球收集器」。在實驗中探討負壓與自製的羽球收集器之間的各項物理性質，進而設計羽球收集器具的構造，並從多項實驗數據中，不斷地改良最後成功研究出最佳的羽球收集器。過程中我們運用450P的灰紙板、1000P的西卡紙與最後嘗試使用的硬塑膠板來製作羽球收集器，在吸力方面我們由一開始的普通吸塵器到後來使用的車用吸塵器，最後設計出不用彎腰撿拾，並能快速收納且能讓羽球成串收集的羽球收集器。