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第三名

滾動體在圓盤上運動之軌跡探討

球體在旋轉平台上的運動分三階段:進動階段、螺線振盪階段、打滑階段。進動階段、螺線振盪階段為兩個運動模式的疊加:迴旋半徑漸增的螺旋線運動、向平台中心靠近的平移運動。當迴旋半徑漸增至滑動摩擦力的上限值,球進入打滑階段並向外甩出平台。 研究紀錄球體質心運動參數,並以接觸點準靜態理論計算及滑動-滾動摩擦模型進行數值分析,找出各種變因與運動參數間的關係。 結果發現滾動階段中鋼球作迴旋運動的頻率f球和平台旋轉頻率f盤和有正比關係,且比例值和球標準化轉動慣量δ正相關。由滾動階段過渡到滑動階段的最大迴旋半徑Rmax和f球2成反比、和δ呈負相關、和滑動摩擦係數μk成正比。滾動摩擦使球向平台中心靠近,也使迴旋半徑漸增。平台傾斜時,球體的運動向水平方向偏移。

「泉」變了!? - 礁溪溫泉泉溫的時空變化初探

我們想要透過查閱、分析礁溪溫泉區監測井資料,探討礁溪溫泉泉溫在時間、空間上的變化。從監測井資料分析的結果,我們發現:淺部溫泉隨著深度增加,溫度也跟著升高,以停車場監測井溫度變化最大,高達8.5度;而大忠路的溫度變化則最小,僅有3.08度。而深部溫泉的溫度,則幾乎保持不變。在本研究分析的六口監測井中,最高溫出現在位於溫泉核心區的香檳井,最低溫則是位於溫泉區邊緣的大忠路井。從幾次點井開發後,六個溫泉井的水位均明顯下降,同時也造成四個溫泉井淺部的水溫下降。最後,我們也發現,奇立丹、溫泉公園的泉溫出現長期下降的趨勢。

「蛋」妝素抹 - 探討植物蛋白製作天然塗料之可行性

傳統塗料使用大量的重金屬與溶劑,影響著大家的身體健康,所以我們探討以自製天然的塗料來取代傳統的塗料。我們取四種豆類:黃豆、黑豆、米豆與花豆,以加酸改質,比較發現以黃豆蛋白質沉澱量最高,所以取黃豆來製作出天然塗料,使用四種抑菌材料硼酸、硼砂、小蘇打粉和薑汁比較抑菌效果、以硼酸效果最好。再將黃豆蛋白分別加入碳酸鈣、硫酸鈣和對照組、放入酸、鹼、中性清潔劑水溶液中做比較、因此實驗證明,黃豆蛋白可用於天然塗料的製作。

九點圓與尤拉球

我們使用GGB製作動態圖形觀察「九點圓」,並利用3D立體圖視功能將九點圓進而推廣至三維空間。首先,我們會先介紹何謂九點圓,並證明這些由三角形建構出的這特殊九點確實共圓。其次,我們將平面推廣至空間,同樣利用GGB的操作觀察在三維空間中九點圓形成的尤拉球,並且延伸至不同圖形尤拉球的探討;在研究過程中我們發現了【第七屆旺宏科學獎:空間中的九點圓與尤拉線】也有探討類似主題,但是我們採取不同觀點卻發現不同的結果,最後我們也用數學式證明了我們的發現,過程中我們證明四面體、八面體、十面體、十二面體中的尤拉球,並藉由觀察進一步推導出多面體與尤拉球的邊與點的關係式。

奈米碳管複合粒子形成穩定皮克林乳液之研究與應用

添加奈米碳管搖晃後發現,兩不相溶之溶劑其界面處會形成的微胞,且存留時間會較長。我們利用Fe3O4顆粒及奈米鐵磁流體,與奈米碳管複合形成具磁性的固體顆粒,加入油品經振盪後會形成由固體顆粒包覆的乳液系統,稱為皮克林乳液(pickering emulsion)。改變複合粒子的比例,發現Fe3O4與奈米碳管系統包覆的微胞,因粒徑差異大故不具規律性;反之,鐵磁流體與奈米碳管系統之微胞隨奈米碳管比例增加,粒徑越小、數量漸增、存留時間增加,改質奈米碳管可以改變微胞包覆型態;綜合上述,奈米碳管是穩定皮克林乳液的關鍵。我們利用複合固體顆粒的磁性,進行廢油回收,發現奈米鐵磁流體系統的回收率可達77%,具有可觀的回收率表現。

足下天地大,掌中有乾坤—探討龍蝨抱握足的形態與吸附力

有別於一般龍蝨抱握足的圓形吸盤,橙斑大龍蝨抱握足前三跗節特化成掌形吸盤。藉由觀察吸盤內部微結構發現,吸盤具有可產生吸附作用的四排不對稱舌墊狀構造。除了探討吸盤的吸附與脫離機制之外,為了探討吸盤在水中的吸附力大小,我們也自製簡單的測量設備,以量測吸盤吸附於玻璃面時所產生的法向力與各方向的切向力。實驗結果得知切向力大於法向力,且切向力具有方向性,以垂直跗節朝向體軸方向具有最大切向力,反方向則最小。本研究結果證實橙斑大龍蝨抱握足的掌形吸盤吸附力,主要來自於舌墊。

哇!不漏了吔~罐裝牛奶傾倒方式改良之探討

本研究藉由生活中對「倒牛奶漏出」情形感到好奇,開啟了研究,並設計實驗針對不同變因進行探究。藉由觀察、實測,發現圓弧狀瓶口的瓶子容易產生回漏狀況;當瓶裝液體量較多時,傾倒角度較小就會開始流出來,也容易回漏;而越濃稠的液體,在剛超過「起始角度」時,較容易從瓶口旁出現回漏。 另外,我們也發現,小孩子要倒出大容量瓶裝液體時,因操作不易,容易使液體回漏。於是我們透過實驗、討論,設計出使液體不回漏的環狀套環,並結合自製「傾倒輔助架」,協助解決生活中遭遇的問題。 最後提出傾倒牛奶較佳的方法:(1)透過瓶口凸邊設計,改善傾倒牛奶時回漏情況。(2)使用設計製作的「傾倒輔助架」,便可適用在1800-2000ml的中大型罐裝瓶,倒牛奶就變輕鬆了。

油頭垢面真惱人─環保便利的油畫筆清洗法之探討

本研究旨在探討何種環保清潔液能最有效能的清洗油畫筆並且不傷手,整個研究從自製環保清潔液,到分析清潔液的酸鹼度,並實驗分析各類型環保清潔液清洗油畫筆的效能,最後以創客的精神研發自動洗筆機,以減輕學習油畫者善後的工作和節省時間。本研究採取行動研究,其研究結論如下: 一、自製環保清潔液經濟實惠且不傷手,但其清潔油畫筆的效果較差,實驗發現:加入沙拉油可強化清潔的效能。 二、190毫升市售液體水晶肥皂加入10毫升沙拉油,省時省水、清潔力強,其原本PH值10,雖在不傷手的範圍,鹼性仍偏高,實驗發現:加入沙拉油不僅清潔力增強,也中和降低了鹼度。 三、自製自動洗筆機省時省水、不沾手,為學習油畫者帶來便利性。

機不可失-建構教學用平板電腦推車之借還平台

看到校園內的平板車租借,需要到資訊組用紙本登記,而因為學校電梯只有一台,等電梯耽誤了很多時間,而且紙本消耗了很多資源,因此想做一個可以利用悠遊卡註冊、借車、歸還的系統,將停靠站放置各個樓層,有需要時可隨時去借還。此次成品製作是利用Webduino、Arduino開發板,借由網路連動Firebase資料庫,逐步完成租借系統。經過了多次修正與測試,已完成可註冊、租借的系統平台,但因時間和成本有限,目前只能以模型測試,期待日後能製作出停靠站並實踐於在平板車的租借。

秀髮飄逸種是行~馬利筋與鷗蔓超級比一比

種髮是中空透明的管狀結構,種髮長度越長,種髮帶著種子飛行的距離越遠。種髮數目愈多,可以在空中停留較長時間。溫度和濕度會影響種髮和種子重量,乾燥炎熱的夏天果實成熟時,剛好適合種髮帶著種子飛行。馬利筋果實較大、種子數較多,種髮與種子重量接近,在空中能停留較久時間,在人為環境裡,容易發芽生長。鷗蔓的種子雖較大較重,但種髮較長,在強風時種髮可以帶著種子飛行較遠的距離。在海邊或開闊山區風都很大,所以鷗蔓的種髮還是可以承載種子,飛到很遠的地方傳播。鷗蔓種子發芽率很高,可以適應惡劣環境及土質,加上果實平均離地高度較高,增加被風吹送的機會,所以種子數量雖少但仍在繁衍上具有特殊優勢。