全國中小學科展

佳作

樂活綠能避震器--威爾斯渦輪在液壓避震效能的探討與應用

在為單車找尋環保能源,我們從事回收避震動能的研究:利用簡易材料設計組裝,將避震作用時液壓往復流動所產生的動能,推動威爾斯渦輪發電,便成為複筒式液壓避震發電器。 1.控制適宜的扇葉盤外徑、葉片數量、翼面阻推點、葉片厚度、通氣比等,可以有效提高渦輪運轉效率 2. 調整發電負載所產生的阻尼強度,可提供不同程度避震強度的需求 3. 複筒式的雙向水流,可有效提高轉動的連續性 實測發現:發電負載與避震強度的相互作用,可將避震時消耗掉的動能轉化為有用的電能儲存,過程中還能達到舒適騎乘與環保無碳的目標。小兵立大功,解決能源問題,更帶來舒適與安全!

累死人抽水機~吸管抽水機之探討

只要輕輕地轉動竹籤,水就能從吸管口噴出,「吸管抽水機」是甚麼原因讓他能輕易的抽出盆子裡的水?這一切實在太神奇了。 實驗結果,我們發現吸管抽水機能抽出水的最大因素是「轉速」。「轉速」愈快,抽水機抽出水的速度越快,噴灑的範圍越大,但出水的角度不受影響。而吸管抽水的兩腰「粗細」、「角度」及「長度」的不同,會直接影響到吸管抽水機的「轉速」,而造成噴水的速度、噴灑範圍的不同。 而抽水機的「轉速」,會使抽水機產生一股「離心力」,使得吸管壁內的水往外甩出;同時吸管抽水機轉動時,也造成吸管口的壓力減弱,促使下方壓力大的水被擠壓從吸管口噴出,而這種現象就是所謂的「白努力定律」。

光 的「膜」術師

翠蘆莉是野外常見、觀賞性高的花卉,其果實所迸裂的種子泡水後,表面很快出現一層白色纖維絲黏膜,我們觀察這層外膜具有高度吸水力、保濕和復水能力,以及黏性、延展力會因為強酸、強鹼而破壞,然而外膜的存在會抑制種子發芽,但其可以幫助抵抗高溫等環境以助發芽。我們進一步發現翠蘆莉種子萌芽需要光照,黑暗環境的萌芽率低於光照處理,且發芽所需天數長;接而LED紅光處理種子發芽率相較綠光、藍光和白光增加20%,發芽率高達90%以上,且隨紅光強度提高,發芽所需天數更短,而紅光和藍光處理幼苗相較白光,對幼苗型態生長、根系活力、葉片色素含量均有促進效果。

「真鮮」還是「假鮮」-蔬果50°C水洗保鮮的真相

本研究在探討蔬果50℃水洗後冷藏5~7℃,能否達到延長保鮮的效果。透過芒果「溫湯處理」文獻探討【1】,嘗試不同溫度、冷藏天數進行蔬菜保鮮的研究。結果發現紅莧菜、芹菜、苦瓜、敏豆經過水洗50 ℃ /2min後放入冰箱,真的可以保存一週以上,比不水洗及25℃水洗有更漂亮的外觀。但是菠菜、萵苣等葉子較大較脆弱的蔬菜,50℃水洗反而會傷到葉子的表面。市售與自種的豆芽菜經水洗結果有很大的差異,市售豆芽菜50℃水洗較好,自種豆芽菜則是25℃水洗較佳。至於小番茄50℃水洗很容易破裂,最好是要吃才洗比較恰當。對於蔬果保鮮,研究證明適當水洗確實具有顯著功效,再參照老祖母把青菜包了報紙貯放的智慧,也發現保持蔬果的完整及避免水分散失,都是保鮮的重要關鍵。

離子推進器之探索

本研究藉調控電源供應器電壓至高壓模組,可輸出不同高壓電,驅動自製以銅釘與銅管構造離子推進器,產生不同大小推力。因推力極小需自製儀器測量,藉檢流計內渦形彈簧與通電後檢流計指針偏轉,製作電磁扭秤量測微小推力。發現驅動電壓(3.7~7.6kV)與離子推進力呈正相關。調整銅針與七枚銅管間距,間距小於0.80cm,尖端放電且推力略為降低,間距介於1.30cm與1.45cm時,轉變為吸力,進一步觀測單一銅管周圍流場,類似電偶極場分佈,說明離子推進器銅針與銅管間距小,視為平行板電場,而銅針與銅管間距大,可視為電偶極電場分佈。最後間距大於1.45cm時,推力驟減為零。產生離子風,通過銅管後的空氣噴流,磁力不偏向證實不具有正負電性,但未經銅管的噴流應帶有正電荷。

真「醇」假「純」~水玻璃大解碼

自然老師教我們做海底花園的實驗,令人驚訝的是在矽酸鈉水溶液裡,加入一些粉末,竟然可以「長」出像水草的柱體。我們很好奇心,於是便開始一連串實驗。研究結果發現: 一、不同物質結晶快慢速度不同,而不同物質,各有其最適合的水玻璃濃度。 二、結晶的物質加入水玻璃的量越多,長出的結晶物也越高。 三、等量的水玻璃,結晶物質所能長的高度,與水位高度有關。 四、水玻璃遇到酸性、鹼性和中性物質時,產生的凝膠、透光度及黏滯性效果不同。 五、醇類加入水玻璃,水玻璃濃度越高,凝膠現象越明顯、黏滯性越高。 六、可由透光度大小,判斷醇類濃度。 七、利用60%水玻璃,檢測真酒假酒的效果最好!

「烯」手「銅」心-自製儀器偵測氧化石墨烯複合物對銅離子的吸附探討

本實驗首先探討製備氧化石墨烯的最佳條件,及其氧化後的表面官能基的含量及特徵。為了有效增加水中銅離子的吸附效果,我們利用幾丁聚醣進行複合並製成試劑,經實驗得知本試劑其最佳複合比例,氧化石墨烯與幾丁聚醣的含量比為3:2,複合後吸附銅離子效能為同質量活性碳的8-9倍。本試劑在重覆測試10次反應後,其吸脫附後的再生率為78.1%,表示本試劑有良好回收再利用效果。最後我們利用自製儀器有效即時偵測銅離子的吸附情形,其吸附率可達93.8%。

貓眼玉穿—史前玉器鑽孔材料研究

三千多年前在尚未有鐵器的輔助下,臺灣史前玉匠是使用那些鑽孔材料將玉石鑽製成精美玉器的呢?研究者透過地緣關係至史前玉作坊---花蓮支亞干遺址進行田野調查,在採集部份植物與礦物後,委託切玉師傅切磨成鑽棒,再運用電動鑽具輔助,逐一進行鑽孔實驗,以了解其鑽玉效果;並透過顯微觀察了解其構造特性,以尋找史前最佳鑽孔材料。 實驗發現,貓眼閃玉、紫玉髓及臘光閃玉可鑽穿臺灣閃玉。而且貓眼閃玉的鑽孔效率明顯比紫玉髓及臘光閃玉好;貓眼玉製作成的鑽棒在鑽玉過程的耗損程度也比兩者低。 透過光學顯微鏡觀察礦物內部的結構,發現貓眼玉礦內部由交錯的結晶纖維聚合而成,是否因此分散外力,並減緩鑽棒的耗損與衝擊,值得進一步探究。

horn horn horn-氣動式喇叭之頻率研究

空氣喇叭構造簡單,大致上的構造有進氣孔、氣室、彈性膜與出氣管。當內部氣體流動,引起膜的振動,便會發出聲音。而發聲原理十分複雜,構造有類似可產生共鳴的管子,藉由聲音感測器的測量再經過傅立葉分析,分析顯示聲音的基頻與開管空氣柱共鳴的計算結果不同,閉管亦然。而長度改變、管子口徑,皆會影響聲音的基頻。另外,對聲音強度有影響的則有進氣量及口徑。利用壓力感測器測量氣室內的壓力變化,發現壓力變化的頻譜圖和聲音相同,而壓力變化和膜的開閉相關。我們在這個實驗內探究空氣喇叭如何產生聲音以及影響聲音頻率的原因。

養我育我的部落勇士—探討小米(becenge)的生存之秘

我們蒐集了10個不同栽培種的小米,並模擬的小米在生長時可能遇到的逆境,觀察小米在黑暗、土壤鹽鹼化、淹水、乾旱的生長情況。結果顯示,小米能在缺水20天的情況下生長,但是卻無法在太潮溼或鹽分過高的環境中生存。此外,我們從中篩選出兩種耐鹽小米與兩種不耐鹽小米,它們在鹽逆境下皆能透過鈣離子來調節小米的抗鹽反應,且在根部皆有過氧化氫累積現象,然而耐鹽小米能透過累積更多花青素、較高的過氧化酶與過氧化氫酶活性來提升耐鹽小米的抗氧化能力,增加其存活率。我們的實驗能夠讓大家更加了解小米,並幫助原住民了解小米生長狀況不佳的可能原因,未來我們將篩選出的兩種耐鹽小米作為種原,期望培育出更耐鹽的小米品系。