全國中小學科展

佳作

柏努利吸盤真厲害

生活有多元吸附物品方式,如磁力、吸力。而磁力只能吸附鐵和磁鐵或利用吸力抽取近似真空來吸附物品。當我們了解柏努利原理可產生吸力後,便想利用此原理製作吸盤,可輕鬆的吸起物品而不破壞物體表面,本研究結果發現1.在水管吸塵器和兩紙張吸引實驗中要先造成兩端或內外氣流速不同,造成壓差形成吸力現象。2.不同開縮口比較其吸管吸附水位產生壓差現象。3.柏努利概念吸盤吸附物面積需大於噴氣口尺寸,方可吸附。4.自製柏努利吸盤可吸附平均最大載重約191.22克且吸附平均落差高度可達84.3公釐。5.吸附物以重量輕、面積適中、粗糙面及吸附部位是平坦片狀為主。以上這些研究讓我們發現"吸力"的多元性,希望能更有效提供在日常生活中的便利性!

硬幣會來電〜揭開「硬幣電池」研究隱藏的秘密

網路搜尋到「一元電池」,因好奇而進行研究;歷屆科展作品皆採用一元硬幣來研究,但五十元硬幣才是最佳器材最後除點亮LED燈、啟動電子鐘,更突破性點亮鎢絲燈泡,但仍無法使手機充電 。 「一元電池」使手機充電影片,經驗證是偽造,但由影片找到實驗元件:硬幣、鋁箔紙、鹽水及硬幣連接方式;使用三用電表測量電流及電壓,需等數值穩定,才能獲得較客觀的結果。 酸酸鹹鹹冰梅肉充當電解液也算創舉;硬幣電池串聯,電流強度未增加太多,但電壓卻呈倍數成長;硬幣電池並聯,電流強度有增加趨勢,但電壓並無明顯差異;NaOH雖是最好的電解液,必須 等未來實驗技巧成熟後,再進行後續研究。 實驗後,應將硬幣恢復原貌,落實實驗倫理,希望往後研究能注意落實。

由繁化簡~鏡射多邊形退化之探討

本作品主要研究多邊形與其重複疊作鏡射多邊形之退化關係。經過探討,我們發現多邊形的退化點必在多邊形各邊、各邊的延長線、外接圓、棒圓、近棒圓、遠棒圓上。同時,我們也找出了多邊形退化樣貌規則,和次數疊加性質及提早退化性質,並藉此製造任意N邊形的任意退化點及最終退化圖形。

田間昆蟲幼蟲鑑種及手機App檢索建立

田間昆蟲幼蟲會危害蔬果。藉由田間昆蟲幼蟲外部型態觀察測量,找出可供鑑別檢索的特徵,包括銅點金龜幼蟲頭長/頭寬比值最高(>1),其餘均≦1;青銅金龜幼蟲的大顎長/頭長比值比值最高(比值>0.55),其餘4種幼蟲比值均≦0.55;銅點金龜、獨角仙及姬兜蟲尾毛數量≦10根/mm 2,其餘的尾毛數量≦10根/mm 2;姬兜蟲幼蟲尾毛長度(mm)最長(>2mm),其餘的尾毛長度均≦2mm 。並根據幼蟲外部型態觀察及測量及尾毛分布特徵等實驗節中可明確地找出檢索的特徵,建立田間昆蟲害蟲幼蟲的檢索表,並能成功的完成田間幼蟲檢索鑑種分類檢索APP。並擴大建立更多田間昆蟲幼蟲檢索APP,及早鑑別危害的昆蟲種類,及早預防或撲滅害蟲達到田間防疫害蟲之目的,避免或減少農損。

妙絕「吾」生「筆」~水擦環保粉筆之效能探討

本研究利用碳酸鈣、硫酸鈣、二氧化鈦、樹脂、蠟、色素、蛋殼、粉筆灰等研發環保新粉筆,且透過自繪粉筆檢測裝置,測量其書寫狀況。研究發現碳酸鈣粉筆容易書寫、且清楚,但易掉粉。硫酸鈣粉筆:質輕堅硬、抗變性高。二氧化鈦粉筆容易書寫,寫灰度極高,但較軟易碎。碳酸鈣:硫酸鈣:二氧化鈦:水=3:1:11:8整體效果佳。添加樹脂、水溶性蠟可以提升粉筆的抗變性且使書寫清晰。使用各色顏料色素可調和粉筆顏色,其中薑黃粉的調色較果最好。與市售粉筆比較,自製粉筆的書寫的附著率、寫灰度、擦灰度皆為第一名具有良好的市場價值,而在自製粉筆中添加蛋殼、粉筆灰回收再製作,是環保可行的方法。

家庭式簡易高效能精油萃取裝置研發

本研究以手邊可得家庭五金材料,自製簡易精油萃取機,以不同冷凝方法和機體結構,架設有效自製精油萃取機。不同於傳統畢氏冷凝法及水冷式冷凝法,自製風冷式冷凝裝置在機體上方設計小進口通入冷風,以鋁箔紙包覆不鏽鋼油漏形成冷凝夾層,應用氣體自由膨脹原理達最佳冷凝效果,萃取效率較市售裝置提升16%,但價格為1/10。以茶樹精油進行自由基清除測試及抑菌能力評估。實驗結果顯示,自製茶樹精油抗氧化力較市售精油高19~27%。抑菌測試可知,自製茶樹精油濃度100%組別,抑菌效果為75%乙醇之4倍。本研究研發之自製精油萃取機,可供一般民眾架設家庭簡易萃取裝置參考。

探究離岸風機水下基礎之穩固度~以雲彰沙脊北側海域為例~

本研究以雲彰沙脊北側海域為對象,透過觀察風機模型的傾斜角度,來探究該震度、地層結構粒徑大小及風機水下基礎結構之間的交互關係。 我們分析實驗數據後發現,離岸風機的傾斜角度和震度呈正相關,也發現當水深大於沉積物深度時,風機模型傾斜角度會有明顯的變化。且我們發現當上層砂石孔隙率越高時,風機越容易發生傾倒的狀況。而後,我們也比較四種不同的水下基礎結構,並以單樁式為原型,優化出了三種不同的水下基礎結構,最後也透過改變接觸砂石的表面積,改善了風機的穩固度。

地牛翻身全台震醒-結構的共振現象與減震對策

為了消耗地震時帶給建築物的巨大能量、並提升結構物抗震能力 ,解決地震帶來的困擾,因此我們探討建築物的共振現象、與裝設阻尼器及配置方式對減震效能之影響。本研究利用加速規-Palert、加速度測量APP-AccelView 、與振動平台等工具,量測自製之建築結構模型的受震反應與分析其共振現象,再加裝消能型阻尼器,並找出最有效之阻尼器配置方式。 本研究發現:(1) 振動平台的實測震度(gal)較理論值大,推測應是振動平台之滑軌平整度不完美所造成;(2)使用針筒作為消能型阻尼器安裝於樓層之間,減震效果顯著,而平均分布在結構立面的配置方式優於集中安排在低樓層,集中安排在高樓層者效果最差。因此,本研究建議採平均分布方式,可達最佳耐震效果。

「能量行不行」-以自製簡易光度計測定飲料中還原糖含量

生物課中學到,能利用本氏液去測溶液中是否含有葡萄糖,促使我們想進一步測量溶液中葡萄糖、果糖的含量,於是我們利用葡萄糖、果糖結構中的醛基具有還原性,在鹼性條件、100℃的熱水浴中加熱10分鐘,能將黃色雙硝基水楊酸還原,產生紅棕色的3-氨基-5硝基水楊酸,並利用自製的簡易光度計去定量溶液中的葡萄糖、果糖,其光源是採用540nm的綠光進行量測,並製作葡萄糖、果糖的檢量線,葡萄糖和果糖的檢量線線性指標分別R2=0.9918、R2=0.9925,顯示具有良好的線性關係,此外,本研究中各個變因最佳化的過程中,葡萄糖的相對誤差低介於0.06%到4.6%之間,果糖的相對誤差低介於0.06%到4.6%之間,實驗結果具不錯的再現性,為一個便宜、快速、準確、可靠定量方式。

蟻束光陰

平時我們總是會在各個角落看到螞蟻成群結隊的行走,牠們依靠彼此的觸角不斷溝通,彼此各司其職,建構出小型社會。深入觀察後,我們發現牠們似乎能夠敏銳地感知光線的方向。讓我們想進一步了解光線對牠們的行進路線是否會有影響,於是,我們展開了一系列實驗,探討不同環境及不同偏振光對螞蟻行進路線的影響。 此次實驗我們選用希氏巨山蟻及大黑巨山蟻分別進行環境測試、習性測試及偏光實驗,藉以探討螞蟻在黑、白兩種路徑上的偏好,以及在生長燈下旋轉偏光片改變不同偏振光,進而探討對螞蟻行進方向的影響。 研究結果顯示,在黑、白兩種環境中,螞蟻更偏好行走在黑色的環境,同時,我們也觀察到改變偏振光會對螞蟻的行進路線產生影響。