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佳作

進擊的螞蟻—螞蟻繞圈的終極奧義

本研究源於參加Power Tech科技創作競賽,螞蟻雄兵的機械獸要兼顧「接力賽」與「繞圈賽」,因此進行研究。結果發現: 一、不同驅動方式:以馬達並聯、四輪驅動、交換後齒輪排列方式,是最佳速度組合。 二、不同輪子設計:平面輪、輪長17.1cm、間距2.1cm、輪直徑17.1cm和14.25cm的組合、 全止滑,是最快速的設計。 三、不同摩擦力:以止滑墊黏貼四輪,走得最快,繞圈也比較好。 四、不同身體設計:彎曲角度55度、連桿2公分,繞圈圈數多。 五、不同重心位置:重心在內、車軸偏內,繞圈圈數多。 六、兼具速度與繞圈的條件:馬達並聯、四輪驅動、平面輪、全止滑、彎曲角度55度、重心在內、車軸在內,調整原型齒輪排列、輪長11.4cm、間距3.6cm、輪直徑11.4cm(2:2)的組合,在競賽中會有較佳效果。

正整係數線齊次遞迴數列中的完全數列

本文主要就完全數列中的布朗準則(Brown's Critertion)、亨斯貝爾格(Honsberger)推理來探討正數係數線性齊次遞歸數列,得出是完全數列的有兩種類型:例如an+k = an+k-1 + an+k-2 + ......+ an+1 + 2an的數列、及型如an+k = an+k-1 + an+k-2 + ......+ an+1 + an,的k階廣義斐波納契數列;在適當選取初始條件,可使此數列為完全數列。且其初始條件的前k項最大值分別為1,2,4,8,…,2k-1 。 除了等比數列﹛1,2,4,8.16,…﹜的子序列和可唯一替代所有正整數外;本文同時建構廣義k階斐波納契數列的初始條件,使其任一正整數可以唯一表示成相異且無k個相鄰的廣義k階斐波納契數和來替代。

風與扇

藉由葉扇不同角度,來探討風量與不同風向之間的關係。

以機器學習模型為主旋律配置和弦

本研究訓練出機器學習中的隨機森林模型,以流行音樂的主旋律為輸入,輸出適合該段主旋律的和弦,而模型預測結果分布中得到的和弦功能與相互關係和樂理中的和弦功能理論大致吻合。在輸入的特徵值沒有使用連續性的樂句的條件下,本研究也分析了使用所謂「循環代碼」對於提高模型預測正確率的貢獻度,結果是有顯著的正面影響。本研究所聚焦的「配和弦」具體化創作構想(主旋律)的功能,因此與歌曲分析或音樂生成大不相同、而具有電腦輔助創作的獨特研究價值。

「紙」在 乎 天 長 地 久---- 紙 張 維 護 之 研 究

本作品探討環境中各種變因對紙張的影響,透過實驗與紙廠的技術支援,研究使紙張保存更長久的簡易方法。研究結果:一、 紙張出廠後,如何防止劣化「控制良好的保存環境」以防止紙張劣化1. 高溫高濕下會加速纖維分解及微生物的活性而危害紙張,因此溫度20℃濕度50﹪為紙張的理想保存條件。2. 空氣中酸性有害污染物與纖維素作用,導致紙張劣化、變黃。3. 鹼性環境(pH=9 左右)可中和酸性物質,減緩紙張劣化。4. 紙張經UV 光照後纖維發生光合水解作用,造成纖維硬化分裂。二、 劣化後,如何減緩劣化速度「運用脫酸法及使用適當的塗料、噴劑」,以強化紙張纖維素,防止聚合度下降飽和石灰水脫酸法對紙張維護的效果均不佳。道林紙適合用碳酸氫鎂脫酸法,宣紙適合氫氧化鈣脫酸法,銅版紙適合碳酸氫鎂脫酸法。此外,紙張經鹼性噴劑如:0.1%Ba(OH)2、10%PVA-BF-05(商品名)及10%SS-2800(商品名)表面處理後所受影響,也值得研究。

搶"風"頭---彎曲吊扇與風力的探討

扇葉彎曲,就像一個人病了,我們能做的不只是將它丟棄而是去了解什麼原因讓它變成這樣!而原因就是”濕氣”在作怪;而扇葉的新材料太重時則阻力變大、易下垂,太輕則扇葉易變形、晃動劇烈,太寬、太窄時都有不同的變化、都會影響吊扇的風力。並利用『分貝儀』來測量扇葉風力(噪音)大小,結果連微風也可精準的測出。補救扇葉方法:泡水後的扇葉是鬆垮的。但再浸泡樹酯並緊壓、乾燥後,舊扇葉的強度有明顯的復元變好。吊扇與天花板的距離:發現太近時吸力變大、氣流變強、噪音增大,風力卻變小。當大家在倡導環保時,我們也希望不要因為吊扇老舊了就將它整個丟棄,應該可以發揮新的創意,將環保與實驗結合起來,作更有意義的應用。

聞「數」起舞

笛卡爾結合幾何與代數,讓我們了解直角座標的美,體認代數與幾何有著密不可分的關係,因此本研究中結合數列和平面圖形-正方形、六邊形、三角形,按著左轉或右轉的規則行走舞動的軌跡,交織出多種複雜卻具有規律的有趣圖形。我們利用方格紙及GSP軟體繪製出這有的像風車、有的像烏龜的圖形並進行歸納、推測與證明。研究結果顯示:轉彎時的角度和方向是影響圖形的變化最關鍵的因素;利用外角和與對稱等相關性質可證明舞步圖形是封閉圖形與否。舞步數列的循環次數與舞步軌跡所圍成的面積、周長、重疊線段的長度在研究中也都可得出個別之通式。

社群網戰:Instagram vs TikTok之使用經驗評價與功能差異分析

網路科技時代,人們使用網路社群平臺互動的機會增加,對其內涵的探究與了解也顯得日益重要。本研究整合過去研究提出的網路社群平臺使用經驗評價因素,以「社交拓展程度」、「容易操作程度」、「自我展現程度」、「正向感受程度」、「訊息獲得程度」五個因素為基礎,輔以功能比較,來探討時下流行且具代表性的Instagram和TikTok網路社群平臺,試圖從同類型網路社群平臺的比較中釐清並推測評價較高之網路社群平臺應具備的特色,做為未來網路社群平臺相關研究和開發創新的參考。本研究雖受收集之樣本群體侷限而不利於用以推論解釋一般大眾群體情況,但結果仍具參考價值。

塑膠土保水性對植物生長的影響

台灣每年總要遇上一段枯水期,農業活動被迫休耕,農業經濟損失不少,為了節省可利用的水資源,以聚醯胺(polyacrylamide)所製成的塑膠土作為土質實驗,此塑膠土攜帶方便,且可重複使用,當吸飽水後可增為原來的50倍體積,保水力為一般砂土的270倍,形狀由吸水前之固體顆粒變為吸水後之果凍狀,然而對植物根部較沒有附著點,因此我們以塑膠土混合泥砂來達到使植物生長更好的土質調配。觀察結果發現植物在有塑膠土植栽中,無論是發芽率、生長率(含芊插植栽),都比一般土質生長良好,但跟侵入塑膠土內,因此給予其乾旱期,植物也能在缺水的情況下生長但不枯萎,惟在環保上的顧忌將是在下一次實驗的發展主題。

『紙』上談『冰』

如果單純只用報紙不加水去結冰,報紙卻不堅固,只用水去結成的冰也很脆弱。可是將兩者合而為一,卻可以製造出超堅硬的而且保冷度較久的報紙冰。是否也有某種物質加水後也可以產生類似的效果呢?我們使用各種吸水性良好的物品來做實驗,例如:洗車海綿、普通黃色海綿…等。進而發現到許多不可思議的現象,而我們更利用它們獨有的特性,開發出全新的產品。像是利用黃海綿吸水結冰後仍然保持柔軟的特性製作出神奇柔軟冰敷袋;插花海綿的超強吸水性製作不滴水的冰塊;以及白海綿細緻的纖維不僅可以吸水結冰後提供冷源,更可以隔絕外界的熱持續保冰而製作出冰鎮涼杯。