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佳作

尋找消失的鑲接正n邊形

本文探討如何尋找n條平行線上所鑲接的正n邊形,並推廣至交於一點的n條射線、n條直線上的鑲接正n邊形,因為鑲接的正n邊形的頂點並非依序出現在直線上,所以我們也探討這些頂點與直線的順序關係,來定出鑲接的正n邊形的位置,並且討論所有可能的鑲接的正n邊形的解情況。再推廣至p邊形鑲接的正四邊形的情況,並應用我們這些技巧來解決部分Inscribed square problem。

紫化為淨-三元鹵氧化鉍及其複合類石墨相氮化碳(g-C3N4)特性與降解結晶紫(CV)活性之研究

鹵氧化鉍是第三代太陽能電池的材料,受到極高重視。鹵氧化鉍和g-C3N4皆為可見光光觸媒,將其彼此複合可增加其活性。研究利用水熱法 (hydrothermal method) 在高壓釜 (autoclave) 中合成三元鹵氧化鉍及其複合物 (BiOxCly/BiOmBrn/BiOpIq、BiOxCly/BiOmBrn/BiOpIq/g-C3N4),成功做出鹵氧化鉍的一系列化合物,並檢測其特性。三元鹵氧化鉍及其複合物是可見光驅動之光觸媒,因此將其降解結晶紫染料(Crystal Violet, CV)來評估其活性。在pH值為1與4時觸媒樣品光生電子電洞的重組率較低,此對於降解效率有益。在沒有複合g-C3N4的情況,BC1B1I1-4-100-12樣品降解結晶紫的效率最為理想。而在pH值為10且有複合的情況,BC1B1I1-10-100-12-10wt%g-C3N4樣品降解結晶紫的效率最為理想,其光催化降解效率增為1.8倍。因此,複合光觸媒可增加降解效率,更有效處理紡織與染整等有機廢污水,大大減少廢污水的污染。

氣動式軟型人工肌肉機器手~自製復健輔具

「氣動式軟型人工肌肉機器手自製復健輔具」以氣體當作動力,且以矽橡膠作為承受載具,結合纖維增強結構設計,當矽橡膠載具空腔充氣後,造成特定應用要求方向的彎曲,模擬帶動手部肌肉重複運動狀態,達到手部的復健效果。 我們開發了柔性氣動制動器的簡單製造方法及便利的測量系統,如柔性氣動制動器加氣壓時產生力曲率半徑,扭曲,延伸軌跡和制動期間的輸出表徴。為了操作模擬柔軟的機器手套,設計人工操作氣壓控制系統,包括氣壓分流閥和閉環調控閥以調節壓力,而設計了柔軟機器手復健手套的系統雛型。 根據熱能鬆筯的生活觀察,結合遠紅外線加熱纖維布及自製多型柔性氣動彎曲制動器,製作了第一款方便可攜式柔軟並加熱的軟性機器手復健手套系統。

斷尾求生-大花咸豐草生存密技之探討

大花咸豐草在拔除時非常容易斷裂,無法連根除去,之後便快速重生蔓延,我們懷疑大花咸豐草很類似蜥蜴的斷尾求生。 本研究以假刺莧與龍葵做比較,進行莖拉斷力測試與再生能力實驗;以各種藥劑或實驗,使用顯微鏡觀察莖橫剖面與外皮。研究發現,方型莖內不連續不均勻的厚壁細胞與木質素使受應力不平均;分布於莖角落的厚角細胞使缺少彈性;完整明確的輸導組織增加支持力與硬度;莖節處橫向木質化纖維與不連續縱向纖維,使容易在莖節處斷裂;緊貼表皮的含木質素的輸導組織韌皮纖維團使表皮堅硬。此五點為大花咸豐草的斷枝機制。並發現大花咸豐草在演化上有木本植物的特性。這種以退為進,類似動物斷尾求生的斷枝方式,為大花咸豐草的生存密技。

異中求同的數字方塊

1.三角形數字方塊在特定區間內,都只能找到二組數多層的數列,在特定區間H~N中a>b>c。 i. 當a-b=1時,當b- c=N-2時,可以產生N-H內層的三角形,所以數列為數(N,N-1,H)。 ii. 當b- c=1時,當a-b=N-2時,可以產生N-H內層的三角形,所以數列為數(N,H+1,H)。 2.正方形數字方塊得知數字(a,b,c,d),【a-b > b-c與b-c > c-d時】、【(a-b)-(b-c) (b-c)-(c-d)】與【(b-c)+(b-d)-(a-b) > (a-d)-3(b-c)】以上條件,在特定的區間可以往下推論到有7層以上的正方形。 3.取四個數字為(a,b,c,d)時,第2層為(a-b,b-c,c-d,a-d),發現(a-d)=(a-b)+(b-c)+(c-d)的關係,為最小的三個數加總等於最大數。 4.特定區間內最內層一定為(0,0,0,0),最內第二層一定為四個數字相同,且利用倒數第二層為(2,2,2,2) 乘2倍、4倍、8倍、16倍…可以反推的方式找到 (a,b,c,d)有最多的內層正方形。

淋淋傱傱-探討物體移動速度與受雨量的關係

又是個陰雨綿綿的日子,進入冬季後的基隆,在東北季風的侵襲,便籠罩在陰溼多雨的氣候當中。對基隆人來說,下雨和雨具在我們的生活中已經是不可或缺的物品了,但總有忘記攜帶雨具的時候,此時一定會被淋成落湯雞,有沒有方法能讓自己比較不會淋濕?據傳言「雨天時,跑步會比走路淋到更少雨」,然而事實是否真是如此呢? 從模擬下雨時物體移動速度與受雨量,觀察到(1)移動速度越快,可以減少受雨量,速度從0.15 m/s提升至2.46 m/s受雨量從2.447公克下降到0.480公克,而速度超過1.60 m/s後受雨的變化量逐漸減緩。(2)上方受雨量變化同樣會隨著速度而有變化。(3)而前方受雨量和移動速度沒有關係,受雨量依然沒有太大的變化。(4)速度超過1.6m/s時,前方受雨量會成為主要受雨面

Dragon Curve

所謂的Dragon Curve即是在座標平面上從原點畫一線段,以此線段的另一端點為支點轉動一個角度後,再以新圖形的另一端點為支點,轉動相同角度,重複多次所得到的圖形。 我們以環繞係數概念為基礎,推導出能計算Dragon Curve上每個節點的公式,經探討所有平面上Dragon Curve,發現只有60°、90°、120°、240°、270°、300°的Dragon Curve具研究價值。其中,60°和300°等價,90°和270°等價,120°和240°等價,三組性質各異。我們主要探討60°、300°和120°、240°兩組,其中又以120°、240°為重。 為了探討Dragon Curve 的行進狀況,我們引進一種新的位移向量數列。由此我們發現60°和300°的Dragon Curve將會緩慢繞過平面上所有三角形網格,並通過每個格子點無數次。而120°和240°的Dragon Curve不會通過平面上每個格子點,同時也不會有通過同一個點兩次的情形發生。

健「鹼」happy蛋~健康皮蛋新面貌

皮蛋是我們喜愛的食物,但具有獨特的色澤和風味,並含重金屬,因此多數外國人望而生畏。在研究中,我們先了解市售皮蛋製作方法與原理,再自製不含金屬的咖啡、胡蘿蔔、苦瓜等共8種改良雞蛋皮蛋,過程中我們先以光照檢測蛋白是否凝固以找出適合的浸泡天數,再更改浸漬液pH值以及溫度。我們發現不添加金屬化學藥劑,咖啡皮蛋pH為12,室溫約25℃時,浸泡12到14天的製成率最高。當pH為13,室溫約17℃浸泡21天,咖啡皮蛋的製成率最高,胡蘿蔔其次,且外觀極剔透漂亮。浸漬液pH13所需的浸泡天數較pH12少。室溫25℃所需的浸泡天數較室溫17℃時少。在硬度測試方面,當pH為13,室溫約17℃浸泡21天時,咖啡、苦瓜、胡蘿蔔皮蛋硬度均較高,觸感也較Q彈。

可變電阻在角度、高度、面積、體積之測量與應用

首先利用3C常用之手機十字對焦原理,呈現待測物體之定位點,然後再轉動本科展之三維角度量測儀的齒輪模組裝置,將水平、傾斜、垂直三維角度藉由線性可變電阻的線性基本原理精確地量測出來,實驗結果顯示出此件作品,已可應用在生活上之已知與未知角度的量測,並且利用三角函數之關係達成面積、體積的計算。此儀器成功地控制在工程誤差5%以內,已達成生活應用面之最大實用價值,比美市售精密光學量測儀。

開不開,有學問-皮鞋開瓶塞研究

一則網路影片用皮鞋開酒瓶塞,引起我們的好奇,背後的原理和影響因素是什麼?經討論及資料蒐集,設計實驗並自製撞擊器來控制撞擊力,希望找出原理和影響的因素。發現:撞擊力須透過液體傳遞,且液體量要足夠;撞擊頻率高有較佳的瓶塞移動效率;撞擊力傳遞至瓶塞須大於瓶塞及瓶口間的阻力才能使瓶塞移動;瓶身角度須水平置放;墊子的緩衝性太好會吸收撞擊力,可能無法克服瓶塞的摩擦力;不同材質及不同表面性質的瓶塞會影響瓶塞移動的成功率;容易產生氣泡的液體,瓶塞移動成功率較好,黏滯性高的液體則較差。瓶塞移動的主要因素是靠撞擊力的傳遞來推動瓶塞,可以用流體力學的白努利定律來分析,而空蝕現象的發生則有助於瓶塞的移動。