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佳作

掀風倒谷—都市風場峽谷效應的觀察與研究

本實驗以透過實地走訪、文獻探討、模型操作,以觀察及分析了解造成新竹人困擾的都市峽谷效應,並希望透過各式實驗讓人們可以更了解這樣的地質現象,並可以了解哪些地點容易發生這樣的現象以小心安全。 而本研究完成後發現當建物形狀符合風場、巷道狹窄至臨界點、街口面朝風及廣大處、周遭沒有可以阻止風運行的建物或巷道旁有許多排列整齊高樓的地方較容易出現峽谷效應。而在我們討論過後建議只要將建物距離加大、房屋間距統一且注意臨界值、巷頭巷尾統一寬度、設立告示牌提醒用路人或在建物興建時加入風道思考設計,即可防止峽谷效應對人們的傷害。

柏拉圖立體疊合體之旋轉軸證明與應用

本研究由柏拉圖立體疊合體出發,分解其結構為旋轉軸與單一柏拉圖立體,接著利用幾何推論以及向量證明在柏拉圖立體中存在的旋轉軸,並命名為 n 重軸。在了解旋轉軸存在於柏拉圖立體中的情形與其分布位置後嘗試利用SketchUp軟體將柏拉圖立體圖形以特定旋轉軸旋轉複製形成正多面體疊合體,本研究藉由柏拉圖立體所形成的相異疊合體型態,進而發現其對稱特性與對稱面存在的共同性,並推導出疊合體其對稱面總數之通式。

橫帶人面蜘蛛空間分布之探究

橫帶人面蜘蛛於野外可同時看到單獨結網及群聚結網之空間分布方式,依野外調查及室內實驗發現,不論是單獨結網及群聚結網,均以腹面朝向光源,且群聚結網者腹面與背面之光照度差明顯較大,即光對比度較高,捕蟲率實驗結果顯示,蜘蛛本身的存在會增加網上捕蟲率,且群聚結網者明顯高於單獨結網者,推測應該是蜘蛛身上特定色斑會吸引獵物,而在群聚結網環境下,因為光對比度大所以色斑更明顯,更容易吸引獵物,所以較陰暗環境下,蜘蛛容易形成群聚結網;但根據光譜分析,蜘蛛背面反射率更高,推測蜘蛛不以背面朝向光源,是因為雖能吸引更多獵物但也更容易吸引捕食者,故蜘蛛才以腹面朝向光源,而在背面再加上裝飾物,以氣味來吸引獵物。

定向傳聲應用在故障及前後車濃霧雨天警示輔助裝置

2021年2月台61線快速道路發生21輛車連環追撞車禍,共計2死8傷,初步研判濃霧視線不良,未保持安全距離。目前先進車輛有AEB/ACC使用影像辨識及測距雷達,但是大雨除視線不佳外雷達也容易有雨衰,影響偵測可靠性。我們找到高能量高指向性的超音波陣列定向喇叭TG-40SP如圖13所示來實驗,用它實際做雨天、濃霧、晴天的發射接收實驗,證實超音波定向傳聲符合學理所述雨天濃霧接收比晴天為佳。我們改裝汽車超音波前測距雷達,自製一套小型發射警示輔助系統,經模擬測試效果良好,本研究已獲中華民國新型專利,美國專利正申請中,希望能得到監理單位認同列入基本配備,讓雨天、濃霧行車更具安全性。

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。

金刻遇鎳,突鈀錳進

本研究利用電位儀三電極系統,於foam-Ni上電沉積MnO2及Pd金屬,並以EDS、SEM進行電極表面的深度分析,協助瞭解電極表面產物之分佈及降解效能。 研究發現,使用孔洞數較多的110 ppi foam-Ni,搭配錳試劑MnSO4及電解質K2SO4,於酸洗後以掃描速率0.05 V/s,掃描圈數12圈下電沉積MnO2,能達到較佳效果,再以定電流法400~800秒電沉積Pd金屬,能有效降解有機物,為最佳複合電極製作方式。 透過自製複合電極降解有機物RB,在50分鐘內能趨近於完全降解,且能有效改善單一MnO2或Pd金屬複合的降解效果,在五重複實驗中,第五次降解效果為第一次的90.6%,顯示其具有良好重複性。 本研究自製電極一片成本約16~17元,便宜且具有良好效果,未來可以更廣泛地應用於其他廢水的處理。

風到哪裡去了─氣流附壁作用之探討

「附壁作用」是指流體遇到障礙物(例如氣球),流體會沿著障礙物曲面流動的現象,並產生推往流體方向的作用力(氣球的舞動,2021)。於是採邊想邊實驗邊修改的模式來探究氣流附壁作用。研究結果發現: 一、 氣流經過正角柱體時,會沿其側面流動且其底面邊數愈多愈明顯。 二、 氣流流經直圓柱體時,會分為兩股附壁在兩側運動,到了另一端時再匯集成一股往前進。 三、 氣流經過球體所產生的附壁作用,能使球體穩定飄浮,並帶動球體產生偏移。 四、 氣流會從側面有斜度葉片沙漏型圓柱體的縫隙中流出,且附壁在曲面上形成一直環繞的現象。 將氣流一直環繞的特性運用於日常生活上,或許可設計出便利於生活的科技產品。

烈日當頭「糟」亮你我-探討金門高粱酒糟萃取物作為防曬品之可能性

金門高粱酒糟年平均產量約7.2萬噸,目前多數以廢棄物方式送台處理,因此,我們希望以環保角度思考,試圖找出酒糟其他應用的可能性。過去研究曾發現酒糟萃取在紫外線波段有較高的吸光值,我們推測其具有防曬的潛能。因此以水、甲醇、丙酮、乙酸乙酯、甘油等溶劑在不同溫度中萃取酒糟,並進行紫外線阻隔實驗,結果顯示,當厚度足夠時,以甲醇70℃、甘油50℃、70℃及丙酮70℃萃得樣品對於紫外線A及紫外線B能有100%的阻隔;而在陽光下,以甲醇70℃萃取樣品以1:1比例混合護膚乳時,可達71%的阻隔效果;塗抹人工皮的實驗中,也以甲醇70℃樣品混合絲瓜水的效果最佳。本實驗初探得酒糟應用於防曬之可能性,希望能創造環保再生又高經濟價值的酒糟利用模式。

癌細胞的「糖嗜好」~RNA-seq 技術探索糖分誘發癌細胞生長機制

糖影響癌細胞生長機制複雜,近年基因體研究技術發展,透過RNA-seq技術能全面分析癌細胞在不同糖濃度下基因表現變化,藉此窺探糖分誘發癌細胞生長機制。本研究以乳癌和肝癌細胞株為研究模式,低糖培養下癌細胞生長受阻,進而以RNA-seq技術分析,測得約16,000種表現基因,不同糖濃度培養分析組別,約100~5,000個基因表現差異,糖濃度越低基因改變越明顯,也發現乳癌和肝癌細胞基因變化情形不同。藉由富集分析,顯示表現變化基因功能主要與生長相關。經查詢文獻比對後,兩種癌細胞各挑選出十個新穎候選基因,並完成qRT-PCR驗證,確認實驗結果。本研究勾勒糖影響癌細胞生長之相關基因表現變化樣貌,並探索發現參與作用的新穎基因,有助於瞭解糖分誘發癌細胞生長的作用機制。

條件縱波對陰離子界面活性劑泡膜影響之研究

界面活性劑容易因表面張力特性相較一般液態物質能具有更長的膜態持續時間,並且因光的照射或是環境擾動可能有不同色彩變化。本研究探討界面活性劑在不同濃度比例以及不同條件縱波干擾下之特性。本實驗利用頻率製造器製造條件縱波,再拍攝其對陰離子界面活性劑波紋波速與波形變化的影響。探究後找出在條件縱波和靜止狀態中最佳泡膜狀態之界面活性劑之比例 (1:1) ,並發現泡膜後期會有單層的黑膜態,且其面積會逐步擴張,而在條件縱波的影響下會具有混沌態和一個或數個stranger attractors。期望未來能夠針對不同溫度與更大面積的泡膜進行分析。