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第三名

「船」到橋頭自然直~探討水道船的船速變化

長400公尺,寬59公尺的長賜號(Ever Given)在寬265公尺的蘇伊士運河航行,因偏離軌道而擱淺6天,和岸壁效應有關嗎?在【力與運動】中,學到物體受外力時,運動狀態可能會發生改變。我們透過船速變化來分析螺旋槳的推進力與水的阻力。本研究設計一艘可以遠程遙控並調節3段速度的水道船。且在靜止無風的水面上,利用智慧光閘(smart gate)內建的雷射開關檢測器測量船速,以獲得精確數據。研究發現鈍圓船艏,在水道深度與船的吃水線比值大於4;水道寬度與船的寬度比值大於2.5的情況下,船速不會受到影響。當船速增加,水的阻力也會跟著增加,船隻偏離軌道的情形越嚴重。建議進入狹窄水域的船隻減速航行,可以降低船的動量和慣性,更好操控,也能減少岸壁效應的發生。

聲聲不熄--熱聲效應之探討

本實驗以試管、鋼絲絨、酒精燈為主體,將鋼絲絨放入試管做為發聲裝置,並以酒精燈加熱試管,使鋼絲絨兩端產生溫差,而後產生音波,利用音訊分析軟體進行錄音、分析,搭配溫度感測器記錄、分析溫度,藉以探討 此裝置發聲的成因以及相關參數對其聲音的影響。 本研究分析了裝置發聲之過程,並製作五種變因,分別為鋼絲絨密度、試管口徑、試管長度、鋼絲絨位置以及 試管與火焰距離,並統整出四點通則1.溫差與分貝有直接關聯2.發聲與熱穿透深度、堆棧位置和空氣黏性有關 3.綜合熱穿透深度以及空氣黏性,發聲效果較佳者,會有上升速率快下降速率慢的特性4.堆棧所在位置之空氣塊移動及壓縮性,影響其音量、發聲時間與上升下降速率。

調查與飼養臺灣扇角金龜(Trigonophorus rothschildi varians )~翅鞘顏色會改變的原因探討

臺灣扇角金龜是臺灣特有種的鞘翅目昆蟲,體色多變像閃亮的寶石,多生長在海拔一千公尺的森林裡,我們想要揭開此種特殊生物的生物行為,進行生態調查。為了觀察在土團中產卵孵化情形,我們將牠們帶回實驗室,模擬拉拉山環境條件進行飼養,完成兩代的生活史。鞘翅實驗中,發現太陽照射後顏色會改變,在覓食、求偶、躲避敵人等不同情況時,鞘翅顏色會改變,我們分析並歸納結果。將鞘翅固定在360度尺規,每30度改變角度觀察顏色變化,發現鞘翅顏色在一天中都有週期性變化,翠綠色和橙黃色鞘翅,改變日光角度後將呈現黃色;藍紫色鞘翅,改變日光角度後將呈現深藍色,當光強時呈現金屬光澤時,具有刺眼、隱蔽效果。

解除CRISPR(Cas9)辨認PAM序列的限制

CRISPR/Cas9(Clustered Regularly Interspaced Short Palindromic Repeat/CRISPR associated protein9)是合成生物學中重要技術,需引導RNA辨認特定的PAM序列-NGG引導合成轉錄因子啟動或抑制下游基因。然而這個特定的PAM序列卻會因此限制了crispr技術可篩選的基因位點,造成限制。因此我們研發出crisprTFv2,以NAG為例突破PNGG的限制,並透過定序得知更改後的PAM相互作用區序列為何,最後再挑選crisprTFv2可能辨認的其他PAM序列,未來再將此技術應用於探討參與DNA損傷修復的基因組合。

觀「茶」思維-酸柑茶中總酚含量與還原力之特性探討

茶湯中的兒茶素、多酚類等天然抗氧化劑其皆具有抗氧化活性,多酚類是茶湯中主要具有生物活性的成分。其中,客家酸柑茶屬於重發酵茶和老化茶的一種,又名為客家普洱茶。本實驗以1年、3年、5年、6年酸柑茶為研究主題,以茶種加工方式的不同及貯放年份作為研究方向,再以總酚含量測定及赤血鹽還原法進一步檢驗多酚含量與抗氧化活性變化。研究中發現,以3年酸柑青茶葉/果皮的總酚含量(444.22ppm/482ppm) 及赤血鹽還原力(471.83ppm/455.71ppm)所具備的抗氧化性最佳。訂定酸柑茶為主題分析意義,在於通過結合傳統客家文化精神與科學研究分析,期許能產生更大的文化經濟價值。

排對了會更強-磁鐵排列研究

本研究採用程式推算與實測驗證實的方式,試圖找出能產生最強磁力的磁鐵排列組合。實驗結果所找出的排列方式與海爾貝克陣列(Halback Array)一致。另外,我們嘗試製作「磁力線魔鏡-Ferrocell」來觀察上述實驗的磁力線形狀,探討磁力線與磁力的關係。「磁力線魔鏡」可以方便、清楚的看到磁力線形狀,或許能成為課堂上不錯的教具。最後,我們進行引導磁力線的實驗,利用矽鋼片改變磁力線來增強磁力,觀察各種鋼片與磁鐵的搭配方式對磁力大小有什麼影響。同時也試做了可以開啟、關閉磁力的「磁力開關」,展示改變磁力線的實際應用。

把影像提升一個維度-影片圖片3D化

本研究以稠密式深度預測為基礎,進行環繞掃描3D還原建模。在這項研究中,我們擇手機作為唯一的外部數據提供設備。首先用手機同時錄影和記錄角度變化、位移數據後,我們同步各數據的時間點,並計算每一幀影像的位置,接著將拍攝的影像輸入深度預測模型轉換成深度圖並將其儲存為點雲,最後利用三維旋轉和平移矩陣將點雲轉回正確的位置以進行疊合。我們開發的3D還原建模系統能夠輸入影像、特定時間點的位置和角度變化來建立3D模型。此系統可以解決結構光掃描儀需要額外標記點的劣勢,且在機動性上較傳統的點對點雷射掃描儀更方便。我們希望可以在未來將這套系統集成為一個手機應用程式,方便使用者在手機上進行相關操作。

「油」刃有「余」-油甘果抗氧化力探討

油甘果中富含許多維他命C及多酚類等抗氧化物質,維他命C為油甘果中主要的抗氧化成分。由實驗數據可知,維他命C含量最高為綠茶(358.70ppm)、次之為臺灣凍乾粉(342.20ppm)、最低為印度凍乾粉(287.70ppm)。於螯合亞鐵離子試驗中,吸光度越低螯合能力越強,於95%及75%酒精萃取下,吸光度最低皆為為油甘錠(0.054A/0.104A)。總酚含量95%及75%酒精萃取,含量最高皆為臺灣凍乾粉(597.31ppm/545.75ppm)。於DPPH自由基清除能力試驗中,清除率最高的為臺灣凍乾粉(94.10%);清除率最低的為綠茶(57.25%)。本實驗透過數據分析,對油甘果進行抗氧化物質測量與比較。

無紙袋吸塵器除塵技術運用於室內空氣清淨之研究

本研究主要是希望將「無紙袋吸塵器」之除塵技術應用在室內空氣清淨之上。 首先,選定PM2.5為空氣汙染檢測標的。然後,利用電腦課學習之Arduino套件,編寫程式並組裝SHARP PM2.5感測器。 接著,探討無紙袋吸塵器之除塵原理,並改良結構以應用於空氣清淨。 研究發現:設計良好之「氣旋除塵筒」,確實有很好的清除PM2.5效率。清除PM2.5效率良好的氣旋除塵筒:1.能產生結構札實的氣旋結構、2.直式比橫式效率高、3.加長氣旋除塵筒長度能夠增加清除效率、4.抽氣孔與進入室內空氣孔分開,並將抽氣孔位於側邊可以增進清除效率、5.增加風扇風力也可以增加清除PM2.5的效率。

「毛」起來_卷雲與天氣變化之相關探討

關於卷雲與天氣變化的研究,我們得出以下的結論:(1)卷雲出現的頻率並不固定,大多集中在5~7月份。(2)「量多時長」部分:①與六種天氣型態比較有關聯性;②形成卷雲的高空水氣全部來自於熱對流系統(包含滯留鋒型熱對流);③天氣系統靠近台灣時卷雲就會變得比較厚,也愈容易出現積雲。(3)有七種天氣型態會導致卷雲出現「量多時短」的雲況。(4)有三種天氣型態會導致卷雲出現特長外形。(5)熱對流在強勢發展的過程中,容易被強風吹出特長密狀卷雲。(6)不管是「位於鋒面雲帶尾端+高空有強大的氣流」,或者是颱風,都會形成特長脊狀卷雲(前者卷雲條較稀疏,後者較密集)。(7)我們可以由卷雲的分布判斷出颱風的動態。