生活與應用科學科

本校地處水泥廠附近，除需面對PM2.5超標的空氣品質外，還有水泥廠排出的刺鼻惡臭。除了蒐證檢舉外，我們也需積極的作為來保護自己。 市售口罩琳瑯滿目，對本校學生來說，透氣性好避免二氧化碳滯留影響學習；在PM2.5紫爆時可有防衛力；在水泥廠排放惡臭時也有阻隔臭味且環保的口罩是我們需要的。 透過自製裝置檢測市售口罩中CO2的漏氣率，捨棄透氣率低的材質；透過自製裝置測量市售口罩對PM2.5的阻擋能力，捨棄對PM2.5的阻擋能力低的材質，並找出合適阻擋PM2.5的熔噴材質﹔並透過聞香實驗，找到可阻隔味道的活性碳及備長炭材質。 運用創意在布口罩上加縫拉鍊，製成可替換式口罩，可以依當日空氣品質替換內層，並於活性碳內層失去功能時替換，既有效果又環保！

我們用VB編寫一套程式，將Wii Balance Board、攝影機整合成可以即時量測重量、重心變化及影像的測量系統(以下稱為WBMS)。此系統可精準測量紙盒受的重量，精準度高達99.85%。在增加紙盒支撐的實驗中，WBMS記錄的數位化資料分析發現：結構與邊框的交點最能有效的增加紙盒的承重，而且將結構有效的分配，所以位於邊框的V型支撐能圍出一個最大的有效支撐區，使紙盒承重增加。傳統單擺實驗在擺角為5度及40度的實驗誤差為0.41%及4.97%，以WBMS測量則誤差降為0.26%及0.18%，有效幫助實驗進行。在Y擺實驗中，WBMS具完美且精準的將Y擺的李沙育圖形分解出兩方向的單擺運動的功能，可運用在判斷及預測紙盒受壓力崩垮的原因及時機，可進一步發展有效的支撐回饋系統及雲端監測。

土石流是一項可怕的雨水災害，對新竹地區而言更是可怕的夢靨，由去年研究的經驗，\r 今年我們針對雨量器的外在因素、風修正及土石流預警器可行性，作進一步的實驗。\r 研究結果：（1）最小臨界雨量器開口面積約為200 cm2。（2）最小臨界雨量器高度約為\r 25cm。（3）雨量器選擇圓形開口，會有較佳的效果。(4) 風越大降雨傾角越大，風速每增加\r 1m/s，降雨傾斜角度會增加0.7 度。 (5) 數值修正法中的雨量修正係數M，對雨量修正有很\r 好的效果。(6) 儀器改進法(風擺式雨量器)，修正風所產生誤差效果不錯。(7)虹吸型及直落型\r 的風擺式雨量器，結合水位警報系統，所構成的土石流預警器效果理想，可行性非常高。\r 最後發現，查閱相關資料有驚人的發現，全世界的國際標準雨量器都是固定式的，這是\r 很嚴重的問題，因為通常颱風天風大雨大，所收集的雨水小於實際落下的雨水，可能還沒發\r 佈土石流警報，就發生土石流了，所以希望有關單位重視這個問題，或者可參考本小組研究，\r 也許有所幫助。

從磁煞車現象觀察發現，原來磁鐵能吸引的金屬物質並不是全部，且磁鐵對於不能吸引的銅、鋁、銀等金屬，在運動的情況下（磁場產生變化），會產生渦電流。這現象會有熱能及煞車情況發生，因此我們想從比較簡單的煞車磁現象出發，研究有沒有更貼近生活物理的工具或設備去設計一個可行的研究。本次的研究我們利用自製鋁軌逃生梯，以類似電梯垂直升降的方式，在不需要電源動力的情況下，探討配置不同數目磁鐵的壓克力逃生乘坐箱其末端加速度和終端速度的大小。進而探討配置最佳磁鐵數量下乘載不同的重量所產生的終端速度。並嘗試以阿特伍德機雙磁阻的設計，建立一個適合運用於現實生活裡的逃生梯設備。

這是對聲音滅火－聲音隔空滅火的可行性提出探討！ 來自陳坤龍老師的一段影片，我們探討它的變因，重要的是發現它居然和“琴音滅火”有關。 以鼓式風扇取代嘴巴，飲料杯當共振杯，兩個相同玻璃杯分別當吹氣與接收端。 沒有正對燭火吹氣或是在燭火與吹氣之間有阻礙，那一定不能滅火，這說明一定要有風－氣流的影響；共振杯太高太短都不行，太高氣流進不去共振杯中，太短是風直接吹滅燭火。必須要有共振才能增加玻璃瓶口的氣流振動達到滅火效果。 最後研究以喇叭來滅火，在浩瀚的20~20KHz中找到以170Hz與它相關倍數頻率能順利滅火的。

感謝Brian Peek所提供的WiimoteLib.dll程式庫與範例程式[5]，我們將程式改寫，用來進行以Wii遙控器輔助的物體運動實驗，經由實際的測試，程式可以即時地顯示出運動物體的軌跡、位移-時間圖及速度-時間圖，相較於一般的實驗儀器，在便利性與準確度方面有很大的改善。

本研究利用銅鋅導電原理，探討水果汁或泥、酸鹼值等，影響導電的情形。而後測試家中常見水溶液，發現小蘇打水導電效果最好；接著更換金屬配對，從21種組合，找出鋅和不銹鋼的導電效果最好。 發現最佳的組合後，我打算以鋅和不銹鋼做為實驗材料。歷經五代的改良，以金屬串聯方式，克服電壓不足；以USB插頭及充電電池，達到充電效果；以鋅條纏繞不銹鋼筷的方式，結合環保與便利，設計出多功能電力壺。 我的多功能電力壺，只要調好鹽水倒入杯中，交叉放置不銹鋼筷和鋅條，接上USB插頭或是充電電池，就可以充電了。實測結果發現，多功能電力壺不但能讓蜂鳴器發聲，做為緊急求救所用；更厲害的是，能成功將手機充電，讓我覺得好有成就感！

為了解決妹妹在科展中，無法精確測定蝶豆花液濃度和抗氧化力的問題，因此想自製手機光譜儀及光度計。在製作簡易光譜儀的過程中，發現影響光譜清晰度的變因，因此設計實驗進行探究，經過三次改良後，製成設有試樣槽及手機支架的樂高手機光譜儀，能清楚拍攝到汞黃色雙線，且測出的蝶豆花吸收光譜波峰的位置，和國外研究報告相近。接著利用RGB LED、Arduino板、OP放大器、樂高積木等材料，製成具有加蓋試樣槽的SMD RGB LED光度計，並利用圖像積木化的S4A程式，編寫內建波長換算RGB值公式的自動化控制介面，可自動測出最大吸收波長，測出的結果也和國外報告相近，進而編寫檢量線公式的自動化控制介面，可自動測出待測蝶豆花液濃度，測出的結果誤差值約1-5％。

以簡易電池為工具，測試多種電解液的導電狀況。以科學研究步驟，分析電解液的pH值和簡易電池作用，紀錄產生的瞬間最大電壓、電流、LED燈泡亮度、馬達轉速、台車能否移動？依資料找尋好的電解液，試驗運用於替代生活玩具中乾電池的可行性。結果發現： 一、研究中電解液的pH值與簡易電池產生電量無對應關係。 二、多種電解液，滴入簡易電池，雖可以發生反應，但差異很大；其中資料顯示，某些變因似乎有正比關係，但我們的資料還不能夠支持這樣的說法。 三、取代玩具中乾電池效果表現，食鹽水、蟛蜞菊粉末溶液、檸檬汁滴入簡易電池時，比奇異果汁、橘子汁和金桔汁好。 四、應用於我們設計的教室模型中，還是以食鹽水最好，蟛蜞菊粉末溶液第二。

在利用植物纖維製成手抄紙的過程中，我們做了幾個簡單的變化，增減輔助劑的量時發現，添加輔助劑可以改變紙張的觸感跟外觀，也同樣可以增加紙張的韌性，但過多的輔助劑並不會增加紙張的韌性；製程中纖維的長短也會影響紙張的外觀與韌性，長纖維所製出的紙張較粗操及有韌性，反之，短纖維的紙張則較為柔細與易斷；添加合成紙可以使手抄紙張變得堅硬有韌性；若纖維浸泡過漂白水所形成的抄紙外觀與手感與韌性均有改變，浸泡時間愈長，對上述的影響也愈大。