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第三名

空心的雷神之槌-避雷針與環境的變化對產生電弧的影響

實驗發現: [理論部分] 1、電壓越大,引電效果越好,頻率越小。 2、材質方面,引電效果紅銅>黃銅>鋁>石墨>不鏽鋼。 3、形狀方面,發現空心管引電效果稍優於實心;避雷針引電端角度越小,截面積越大引電效果越好,但截面積有最大極限。 4、避雷針數越多,能把電弧同時分散所有的針上,讓電流變小更安全。 5、溼度大,溫度小,引電效果越好。 [應用部分] 1、以高壓電弧電鍍發現,電鍍時間會縮短但也更容易與空氣中的氧氧化。 2、可發現皮較乾的蔬果,會被電弧打擊成小洞;皮薄汁多的蔬果,會被打成一定區域的凹痕;皮厚汁多的蔬果,會有一定範圍的碳化現象。 3、由電弧顏色發現柑橘科中果皮鈣離子含量大於果肉;而果皮過熟變黑反而讓鈣離子變多。

Sejfried定理在四邊形的推廣

本研究源自 Sejfried 與 Shelomovskii 於2012年提出的三角形與其內切圓的 Sejfried 定理。我們構造射影模型,從高觀點將 Sejfried 定理推廣至任意圓外切四邊形,研究結果獲得原作者的肯定!本研究發現為:(1)四邊形基礎 Sejfriedian 構圖之存在唯一性;(2)四邊形的 Sejfried 定理及其直觀圖形意義;(3)四邊形基礎 Sejfriedian 構圖中的八線共點性;(4)正多邊形的 Sejfried 定理及收斂性;(5)我們進一步以交比為參數,推廣出正則四邊形的 Sejfried 二次曲線族,發現該二次曲線族的兩個焦點與內切圓圓心、對角線交點,四點恆為「調和點列」。

對抗惡勢力—菸草與印度梨形孢菌共生對抗致命病害

茄科植物在農業生產與科學研究上皆非常重要,但卻極易因病菌感染而造成重大損失,這包括具全球重要性卻苦無有效防治方法的三種病害:青枯病、灰黴病及番茄疫病。印度梨型孢菌是植物根部內共生真菌,其寄主範圍極廣,且可增強植物之生長與抗逆能力,但此共生真菌是否可促進植物抗上述三種重要病害則未知。本研究利用模式植物圓葉菸草作為試驗材料,建立了高效印度梨型孢菌感染系統。本研究發現,雖然印度梨型孢菌感染菸草根部後對植株生長並無明顯影響,初步病害試驗結果顯示,與此菌共生後會誘發植物內部產生全株訊息傳導,因而加強了菸草對抗上述三種嚴重病害之能力。我們預期這些重要的初步研究結果將有助於近一步的研究發展與農業應用。

公園跑切線

本篇作品旨在探討一個正三角形公園,內有一個邊長為公園邊長1/3的小正三角形綠地,公園和綠地兩者方向相同,而且中心重合。一位民眾從公園邊上的某一點出發,每次都朝著 綠地的頂點跑「切線」,跑到公園的另一邊上某一點。然後再從這個點出發,反覆一直跑下去。觀察這樣的規則模式,最後會有什麼結果?其次,如果公園和綠地都是一般的三角形,其結果與正三角形的情況是否相同?最後,再將公園和綠地的形狀推廣為正n邊形,其結果又會是如何?

冰雪淇緣

為什麼未食用完畢的冰淇淋再回冰,質地會變硬呢?先分析市售冰淇淋的主要原料,並探討主要原料中,何種成份是影響冰晶形成的主要原因? 我們利用自製儀器分析市面上的冰淇淋回溫再結凍後的質地,制定出分析冰淇淋硬度與濃稠度的標準。結果發現,抑制冰晶產生的主要成份是糖、乳脂及空氣,且凝結核越多,越容易生成冰晶。結果發現動植物性混合的鮮奶油或是單醣、雙醣混合製作出的冰淇淋,抑制冰晶效果最好。將空氣拌入冰淇淋溶液則以2分鐘最好,這樣可以使冰淇淋體積最膨鬆,產生的冰淇淋冰晶最少。 最後將研究出來的最佳成份比例,自製鮮奶冰淇淋,並與市售冰淇淋做官能品評比較,證明此研究的冰淇淋配方,的確在復冰後擁有最佳口感。

「基」少成多—探討n性生物之子代比例

人類以兩性交配為生育方法,其子代性別比的理論值為 ,本研究旨在探討當性別數n大於2時,由n性染色體組合出第k性子代染色體的方法數Gkn,再進而探討各性別所占的比例之理論值。研究方法為藉由討論性染色體組合的方式,找出和{Gkn}對應的生成函數。接著,再藉由比較{Gkn}的生成函數和第一型斯特林數(Stirling Number of the 1st kind,以下簡稱斯特林數){s(n+1,k)}的生成函數,嘗試使用斯特林數表示出的Gkn一般式。對組合數Gkn有基礎認識後,本研究同樣地再接著嘗試Gkn使用表示斯特林數。最後再將Gkn的研究結果應用至遺傳疾病色盲發病比例討論上,討論在不同性別數的生物中所呈現的關係。

有「酵」?無「酵」?驗了就知道!

本研究從文獻探討及實驗測試中毅然捨棄傳統的「碘滴定法」改以測量不同米種之米水的「PH值」及「氧化還原電位值」來分析其抗氧化能力。 研究中發現米的種類、米水製作方式、浸泡時間、接觸空氣與否、環境溫度、米的重複利用次數都會影響米水的發酵效果。且利用「自製褐變程度檢測儀」,成功以精準的量化數值來呈現蘋果汁的褐變程度,並藉由「蘋果汁的褐變實驗」驗證發酵佳的米浸泡水種類其抗氧化力也很好。我們用一整年的假日、週三下午等時間完成此研究,發現化學世界與生活息息相關,付出再多的辛苦也值得!

「機」來運轉

為瞭解機翼與風車運轉間的關係,展開一連串的探索之旅,整個研究包含三個部份。首先,為了找出最佳的機翼外形,我們自製風洞並且觀察風洞風速的特性,再從傳統到現代的機翼找尋靈感,從距離出風口遠近、機翼攻角角度、機翼寬度、機翼漸縮比與機翼後掠角度來探討運轉效能,發現機翼漸縮比6:2後掠20度角機翼運轉圈數最多。 接著,研究修改機翼結構提昇運轉效率,模擬下降襟翼角度的方式來提高升力。一開始並不順利,經過修改襟翼擺放位置、增加機翼內斜角、用塑膠板遮住空隙增強「康達效應」使機翼運轉圈數再提昇。 最後,我們發現發電效能受運轉圈數多寡影響,而且相同圈數下三機翼比二機翼效能高。此外,在運轉的過程中噪音會隨著攻角增加而增加。

煞住一時、幸福一世

「安全」是生活之中的重要基石,人們也越來越懂得重視各項安全,但仍常因為疏忽,而不經意的危及生活中的「安全」。我們希望透過現代自動化科技,來補強人為因素所造成的「不安全」。基於這個理念,我們針對嬰兒車的煞車系統做改變,將其傳統的人為煞車改為電子自動感應煞車,當嬰兒車操作者的手一但離開便能自動煞住,避免有無法控制而滑動的機會,使尚在襁褓之中的嬰兒,坐在嬰兒車中能更為安全,讓每個父母親都能夠安心地陪伴自己的寶貝。

漏水報馬仔

本研究旨在探究包含自動漏水檢測與智慧警示功能的新型馬桶漏水檢測裝置。模仿實際馬桶機構組成,自製馬桶供排水管路和沖水開關周邊機構實驗模型,透過實驗量測與數據收集、分析,最後選定作品內的供水管路組成、漏水感測器和沖水感測器。當馬桶發生漏水時,作品內的單晶片會先關閉裝置在進水管路上的電磁閥,停止繼續供水;再透過藍牙無線界面與簡訊分別通知在室內和室外的相關人員。藉由建立一套實驗室等級的作品實體雛型,在不同實驗條件下,對實體雛型進行各種參數測量、記錄和分析後得到重要實驗結果。實驗結果證實本作品不僅可以解決傳統馬桶漏水檢測方法費時費力、功能不足、量測儀器昂貴問題,且可滿足本作品預期的設計目標。