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佳作

真的是23.5度嗎?-以天文及氣象資料探討固定型太陽能板最佳架設傾斜角

本科展作品,藉由理論計算、模擬實驗與實際系統量測交互比較驗證,依據太陽運行軌跡與氣候資料,逐步探討固定型太陽能板最佳架設角度。我們依序進行10個實驗,最後成功驗證一套能依據太陽能板所在緯度、方位與全日空日照量來決定出固定型太陽能板最佳架設傾斜角的方法。並據此實驗成果,進一步成功研製一固定型太陽能板架設角度標示儀,能協助業者與DIY者輕易架設正確固定型太陽能板架設最佳角度。

數學公式

因為讀數論的同餘方程時,看到許多一元二次同餘方程的解法,又在不定方程中遇到ax2 + by2 = k 這樣的題目,使我開始思考這個問題。

「清」出於「蘭」- 宜蘭地區之氣粒狀汙染物於不同時間尺度下之研究

雪隧通車後,宜蘭居民對於遊客增加及房地產價格飆漲有深切感受,而近年環保意識 抬頭、群眾更關切空污議題,我們當然也不例外。 我們以宜蘭、冬山測站為研究測站,並以空氣品質指標汙染物為研究對象,後以不同 時序作分析。其中,在逐時的研究裡,氮氧化物、臭氧受光化學反應的影響甚大;二氧化硫則較多來自於工業區的固定汙染源,並易受海陸風吹拂而影響其動向;而懸浮微粒及細懸浮微粒的逐時變化量並不明顯,但只要屬境外移入的沙塵事件發生,便會使汙染物濃度在2~3天內維持較高的狀態。 未來,我們希望將近來關注度頗高的議題「深澳火力發電廠的重啟與否?」納入研究,試圖探討其對宜蘭地區是否有重大影響,並提出相關建議。

偏振光調控銅化合物顏色的機制與探討

入射光的偏振態、線偏振角度及波長與銅化合物產生反射橢圓偏振光有關;位置分析點1398 ~ 點1455 之間銅化合物種類多,各位置分析點的 RGB光強度比例變化、橢圓長軸角度不同、橢圓短軸偏光透光率差異性,是造成銅化合物顏色變化及色彩的移動主因。位置分析點 1455,線偏振 + 45 度入射,析光片轉 85 度,紅光與藍光光強度比例會互換,銅化合物有類似互補色的顏色變化。位置分析點 1398 ,圓偏振光入射,紅光與藍光的橢圓長軸角度差 70 度,橢圓短軸偏光透光比例值相同,析光片轉 70 度,銅化合物會出現互補色。利用光強度方程式畫出模擬曲線圖與實驗反射光強度比例分布圖比較,若曲線符合,可證明設定的 E0y,輸入的E0x 、 δx 、 δy 等參數無誤,得出相位差 δ。

正n邊形對角線交點數之探討

本科展內容為研究正n邊形對角線在圖形內形成的交點數。我們一開始利用Geogebra畫出圖形,進行對角線交點數的觀察。接下來我們針對中線上的三條對角線交點進行探討,求出中線上對角線三線共點個數公式。之後我們將圖形座標化,利用三角函數計算出中線上交點座標,再用求出的公式代入Excel,發現中線上五線共點只會出現在6的倍數上,七線共點只會出現在30的倍數上,我們將其表格化,觀察規律。但由於n為6的倍數時,其中線上的交點呈現十分複雜之狀態,因此我們先針對非6倍數中線外的對角線三線共點進行探討,得到公式。最後我們將所有對角線三線共點個數公式化簡,推導出非6倍數正偶數n邊形內部所有對角線交點數的公式:If n = 4k+2: C4n-(5n3-45n2+70n-24)/24,If n =4k:C4n-(5n3-45n2+106n-24)/24

通風球發電機之效能最佳化分析

二年前學長姐突發奇想把廢棄吊扇和鐵皮屋頂上的通風球(排熱風扇)結合,製作出一個風力發電機。所產生的電能足夠讓30顆LED燈發亮,接上手機充電器也可順利充電。 吊扇發電機轉動時的波形分析,若沒有穩定的轉動速率,就不可能會有穩定的感應電壓波形,數據量測就不準確。而我們的通風球風力發電機正好解決了這個最大困難。 我們的通風球發電機,因為16組線圈結構是固定的,所以改變不同的磁鐵組合,根據不同實驗設計所得的波形輸出,得到了一些具教學意義的結論。 未來期盼有更佳品質的磁鐵材料,來強化通風球的效能輸出。目前正進行著通風球串並聯及線圈組件串並聯的實驗,也積極尋找結構更大的廢棄吊扇,來最佳化通風球的效能。

蟎跡塵影—塵蟎匿蹤運動探討

塵蟎為許多人的過敏原,為了瞭解塵蟎,我們進行一系列的實驗。我們發現:(1)塵蟎以歐洲室塵蟎數量最多,美洲室塵蟎次之。(2)塵蟎步行速度快,在不同環境中會快速找到適合匿蹤地點。(3)塵蟎在覓食過程也會注意藏匿身體,善用食物將自己匿蹤。(4)美洲室塵蟎較喜歡濕度低和溫度較高的環境匿蹤,歐洲室塵蟎較喜歡濕度高和溫度較低的環境匿蹤。(5)有部分色光照射下,會造成塵蟎的運動速度趨緩;更在紫外光照射下,兩種塵蟎皆無法動彈的反應現象。(6)在自製攀附力測量器中,塵蟎所承受的傾斜角度約在110度到180度之間,攀附能力佳不易掉落。

循環不息

由遞迴關係式產生的數列各項除以質數k後,會產生一個循環的餘數數列,故本研究主要探討其最小循環節性質。我們先得到g階遞迴數列的循環狀況,在特殊情況下,餘數數列會成純循環。 若將最小循環節各項加總起來,除特殊狀況外,其和皆是k的倍數。在二階遞迴數列中,由於最小循環節必能分成數個每段項數相等的數列,將其依序排成有序的形式後,相鄰二行會具有倍數關係,在某些排法中橫列數字和必為k的倍數。我們還得到簡化計算循環節長度的過程,並且知道若餘數數列非等比數列模k後的形式時,則起始值對最小循環節長度無影響。

廢棄香灰的環境污染與再利用之研究

廢棄香灰最常見的處理方法就是未經處理就直接丟棄或倒入水溝、河川之中,本研究實驗得知,廢棄香灰導致環境水質或土壤受到污染情形嚴重,並造成植物生長遲緩甚至枯萎死亡,對環境影響極大。對於廢棄香灰的再利用,本研究分析香灰成分,經過三角座標試驗及賽格式分析,成功將廢棄香灰使用於陶瓷釉藥中,並研究成功發展出青瓷釉藥,並與宋代釉色做比較,創造經濟及藝術效益,另外,香灰釉藥的生活陶瓷用具不僅有環保意識,心靈層面上更兼具神明保佑的作用。

物聯網(IoT)教室投影機網路控制App程式

現在的教學模式漸漸走向數位化,老師在課堂上時常需要使用投影機輔助教學,使用投影機時,常常要使用遙控器來開關,但萬一沒有遙控器或是遙控器故障,會相當麻煩,所以我們開發了一個不需遙控器就能輕鬆開關投影機的程式──iProject。 現在很注重環保議題,使用塑膠外殼的遙控器,是間接傷害地球的行為,因為製造塑膠會排放二氧化碳,造成全球暖化加速。此程式具有環保、操作簡單及可攜性高等優點,只要輸入投影機的IP位址,就能控制想要開關的投影機,不需要遙控器與電池,除了達到節能減碳愛地球的功效,也不會有想要開啟投影機時,卻不知道遙控器放在哪裡的問題。