全國中小學科展

佳作

傳統建築的風水擋煞景觀研究_以清水祖師廟為例

本研究探討民間信仰之古風水「煞氣」到底是迷信還是有其科學中流體力學意涵。本研究以實作及模擬方式,對於所謂傳統風水之「尖射煞」進行研究。結果顯示,尖角形狀確實易產生紊流,造成能量較強氣流,而以擋煞物及傳統屋簷之燕尾形,確實可以降低音頻及氣流能量,八卦形可同時降頻降低氣流能量,但在高風速時表現未若銅錢形為佳。最後經由迴歸分析,發現在低風速時,各尖角及擋煞形狀對於紊流噪聲的表現有高度正相關性,R平方值>0.75。

人工智慧進行汙染因子的模式及時序分析

本研究蒐集松山、新竹、沙鹿、台南、前鎮、台東六個北中南東空品測站的空氣汙染和 氣象因子資料,並用人工智慧:決策樹、邏輯回歸、支持向量機、K–平均演算法、ARIMA 分析 PM2.5、PM10、O3 的時空分布模式及汙染預測模型,研究顯示 PM2.5、PM10 污染好發 特性相似,冬季汙染皆較嚴重,並與 CO、NOx、NO 及風速具相似時序節律;以汙染因子 預測 PM2.5、PM10 皆有好的效果,其中 CO 為決定性因子,氣象因子的預測效果較汙染因子 差,且各測站預測模式不盡相同。 O3 汙染多為偶發時序節律不明顯,通常不伴隨 PM2.5、 PM10 汙染,又因 O3 源自 NO 光化反應,汙染及氣象因子預測皆比 PM2.5、PM10 好。

病毒病毒遠離我

「微飛沫」是新冠病毒傳播途徑,在密集空間風險更高。飛沫受氣流或通風系統影響,我們探討在非流通的空間,使用隔板方法,增加防疫效用,減少病毒傳播。實驗得知:1.微飛沫軌跡追蹤與分析:以噴霧瓶噴發螢光水溶液,模擬飛沫噴散,經紫外燈照射,清晰拍攝噴沫飛行軌跡及殘留情形;以Image J軟體分析計算,量化飛沫殘留量。2.隔板位置:高度45cm時,距離50cm為佳。3.抽氣過濾裝置:隔板下緣加裝抽氣裝置,飛沫朝隔板流動,總殘留量減少50%,以自製第一代微型抽濾裝置可降低30%,並具殺菌及過濾 (可抽換熔噴布或Hepa濾網)效果。4.第二代微型抽濾裝置:改良一代缺失,採抽氣隔板與過濾盒組裝方式,可連接個人過濾盒或多人共用過濾系統,節省空間並具商業價值。

苧麻微流體檢測陰陽離子及染劑色素濃度

本實驗使用特殊處理過的苧麻線,開發便捷且可判斷濃度的模組。以簡單、方便的量測方法,利用色素及陰陽離子產物在苧麻線上的層析長度與溶液濃度之關係,有效判斷溶液濃度高低。此模組體積小、藥品用量少、成本低廉,用肉眼即可觀察且攜帶方便。本模組可以用於檢測0.01g/L ~ 2g/L的剛果紅色素溶液、0.04g/L~2g/L的亞甲藍色素溶液、0.01g/L~1g/L的鉛離子溶液、0.01g/L ~ 1g/L的硫氰酸鹽溶液。此簡易且低成本的模組可以降低工廠檢測汙水的成本,進而提高其意願去排出符合環保署標準的汙水。

結合費氏數列應用於腳踏車平面拼圖塑膠模型之共用模座與頂出設計

塑膠射出是塑膠製品中最基本的製造方法,塑膠原料經過融化以後進入模具內等產品冷卻以後再由頂出板與頂出銷頂出產品,然而在頂出的過程中頂出銷需要擺放的位置需要由產品的形狀和排列方式而定,造成每一組塑膠產品都需設計不同頂出位置,所以進而嘗試使用費氏數列的方法來排列出頂出位置。 參考市面上的塑膠模具發現,大部分塑膠模具都有不同的頂出位置,為了因應不同的產品而設計,故本次利用腳踏車平面拼圖塑膠模型設計頂出費氏列設計裝置製作腳踏車拼圖,所以在設計塑膠模具中可以降低頂出排佈困難,減省時間也節省材料的花費。

不要「碳」氣!自製氣瓶探究碳捕捉材料的吸附效能

工業革命後,人類排放至大氣中的二氧化碳(化學式CO2)逐漸增加,若不及時控制將會導致全球氣候變遷。但我們認為僅減少CO2排放量是不夠的,應該更有效率的捕捉它,於是我們設計了一系列實驗來驗證我們的想法。為了有穩定的CO2供氣來源,我們成功自製了CO2氣瓶,經過改良後以排水集氣法得到時間和體積變化有很好的線性關係,能替代笨重的鋼瓶。接下來CO2多寡的測量是選用碳酸氫鹽指示劑的顏色變化來量化,方法是通入不同時間的CO2到指示劑後再用分光光度計測量其穿透率,再利用此穿透率區間回推每公克矽膠乾燥劑能吸附多少毫升的CO2,建立一個科學實驗模式後應用到其他生活中具孔洞的材料中,並進一步探討不同材料間吸脫附重複率的效能。

角平分線的「正交一點」可以不止這樣 - n邊形中角平分線正交的性質探討

本研究從每組間隔a(aϵΝ )個內角的二條角平分線皆正交之不規則邊長n邊形中,發現在a+5邊形開始產生第一個內分角圓內接四邊形。研究從2a+5邊形開始,做為變動角的∠A0及∠An-1之兩角和與其他固定式內角之間出現的規律關係,並探討到4a+5邊形。研究找出在這些條件下的n邊形中「內分角圓內接四邊形」個數、正交點數與n、a的關係一般式。若將該n邊形邊長改為等差關係後,設定第一邊邊長為p,邊長增加的公差為d,在每個固定式內角皆為平均角度時,藉由設定基準高、判別高、平行距為工具,發現最多可作到4a+4邊形。研究亦發現正交點間的距離與a、d有特殊的關係,且在探討正交點間的距離時,找出可由一條恆等式來呈現基準高、平行距和正交點距離彼此的關係更為精簡。

樂齡勇腳椅

臺灣已進入高齡化社會,基於老人在面臨行動力與反應力逐漸退化過程中,造成心理壓力及自信心的喪失,本研究探討及建構一部樂齡勇腳椅,透過健腿檢測、輔助起身及久坐提醒等三個主要功能,配合麥克納姆輪設計多向式椅盤,讓高齡者能於狹小空間便捷行動,讓高齡者可以達成活動更自主(Confidence)、能力更提升(Capability)、移動更便捷(Convenient)、身心更健康 (Healthy)的 3C1H 生活支持策略。透過積木及3D列印技術建構勇腳椅的本體,以槓桿輔助起身,運用Micro:bit搭配按鈕、蜂鳴器、LCD、SG90 伺服馬達等元件,建構可以讓高齡者生活自主行動及監測健康,最後運用ESP8266的wifi晶片,建構可透過雲端搭配Line通知提醒周邊的親人或照護者。樂齡勇腳椅不僅是健身器材,更是支持高齡者生活品質與尊嚴的最佳解決方案。

雲端集點兌換機

上課時許多老師會以不同的集點形式來提高我們的學習動力,例如集點章或集點貼紙等,但無論何種方式,都在考驗我們的記憶力,常有搞混不同老師的集點方式,或忘記登記,及遺失、保管的問題。 於是我們製作結合「arduino、影像辨識、手機app、google試算表、機構設計、綠能環保」的「雲端集點兌換機」。目的有: 1. 統一各個老師的集點模式,利用影像辨識技術判斷不同老師的集點卡。 2. 避免點數登記、保管、遺失問題,使用app統一進行雲端空間登錄,方便老師同學快速查閱、統計。 3. 整個裝置具有語音提示方便操作。 4. 製作兩大類獎品兌換機,可立即將點數兌換獎品。 5. 兌換機操作中,可對電池充電達到綠能環保。 6. 使用機構將集點卡立即回收,能重複使用。

鐵砂的秘密-台灣東部海岸鐵砂與磁鐵砂含量分析

本研究於2021年8月至2022年5月進行,採砂地點北至宜蘭蘭陽溪口,南至台東太麻里,我們利用室內觀察以及野外考察等方式進行研究。 磯崎灣、鹽寮廟以及都歷砂灘明顯有發亮的砂石顆粒,鐵砂含量多,磁鐵砂量也多,經顯微鏡觀察,發亮的砂石應屬於磁鐵砂。加路蘭溪出海口砂石鐵砂含量近乎80%,且加路蘭溪山壁岩層標本含鐵量78.6%,對比地質圖後,此山壁屬於八里灣層中泰源段的岩層,此層屬砂頁互層的沉積岩層,磯崎灣的鐵砂可能來自泰源段;而研究區屬於火成岩區的都巒山層,含鐵量及磁鐵量高,尤以綠色火成岩及輝長岩為最,所以暫時推論磁鐵砂多來自火成岩。