全國中小學科展

第三名

液滴懸浮於移動表面現象之探討

液體往下流、也無固定形狀,我們卻偶然得知液滴能在移動表面上懸浮數分鐘、無外壁支撐卻維持穩定球型[1]。於是設計本實驗,將液體滴於快速旋轉滾筒中,改變液滴半徑、轉速及種類,探討液滴懸浮於移動表面之現象。 實驗發現矽油滴在靜止表面會短暫懸浮0.27秒,在穩定移動的表面能懸浮數分鐘,可用文獻[2, 3]中的「空氣墊現象」解釋。移動表面上穩定懸浮的液滴,傾斜角θ與滾筒切線速度v及液滴半徑r的-2次方呈正比,實驗數據與預測皆相符。液體種類影響懸浮需要的最低轉速,液滴受的交互作用力也因液體種類而異。未來將分析液滴懸浮晃動程度、探討液滴懸浮速度區間與液滴半徑之關係,尋找液滴受的交互作用力與液體種類的關聯,並將空氣墊、流場納入考量。

自動撿蛋機

自動化作業是目前科技發展的趨勢,本次研究旨在利用影像辨識與自動化機械完成高重複性的動作,並嘗試取代相對高成本的人力,對於日常生活中,在養蛋廠打工時,所遇到的工作內容與相關事務有進一步的改善與想法,透過此次科展將其深入了解、討論、研發、解決、最後完成實現。

生物炭原料與裂解溫度對作物生長與土壤性質的影響

本研究探討生物炭是否具有生物毒性(抑制發芽)與不同生物炭對短期葉菜類生長與土壤性質的影響。發芽試驗結果指出,8種生物炭對種子發芽不具有明顯的毒性,但是具有較高pH與EC值的特性(特別是EC值)的生物炭,對於根系的伸長有些微至明顯的抑制現象(鹽害作用) 盆栽試驗中,相較於對照組,強酸性Ce土壤中生物炭的共同添加處理在株長與鮮重方面平均各增加2.8倍與16.9倍,生物炭效應平均增益1.2倍(株長)與1.6倍(鮮重),在弱鹼性Eh土壤中的效果較低,只有1.2倍(株長)與3.5倍(鮮重)。鹼性生物炭的石灰效應有助於改良強酸性土壤的pH值,使其適於植物生長;在鹼性土壤中,利用微酸性的生物炭可有效降低土壤pH值,增進作物生長。

從圖形內在結構探討凡·奧貝爾定理的推廣

將凡•奧貝爾定理的四邊形依對角線等長、垂直、平分分類,外接正方形推廣為正多邊形,則原四邊形對角線與相對中心連線有等長和垂直對偶、平分不變的現象。考慮相鄰頂點之中點時,則對點連線與相對中心連線也有相同結論;當原四邊形等垂對時,作出相鄰頂點之等比例內分點或外接相似三角形,則對點連線會等垂對。 當原四邊形外接平行四邊形時,則相對中心連線與相鄰頂點的中點之對點連線也會等長和垂直對偶。若原四邊形改成八邊形且外接正方形時,則相對中心連線的中點(或相鄰頂點之中點的相對中點)之對點連線會垂直且等長;外接對邊相似的平行四邊形時,則相對中心連線的中點之對點連線與相鄰頂點之中點的相對中點之對點連線也會等長和垂直對偶。

相切六芒星

在數學上,六芒星是指由兩個正三角形顛倒疊在一起而成的圖形,且以交點為頂點形成正六邊形。本文先給定一三角形(此稱原三角形),其三頂點與內心連線交內切圓之三點為切點,過此三切點作切線所形成的三角形(此稱共切圓三角形),由原三角形與共切圓三角形所形成圖形稱為相切六芒星。 本研究主要探討相切六芒星中的原三角形、共切圓三角形及尖角三角形的幾何性質,首先利用尺規作圖建構相切六芒星時,推導出共切圓三角形的角度性質。進一步探討共切圓三角形的邊截線段恆等式及鏢形面積等性質,也探討尖角三角形中的所有內切圓半徑恆等式及相切六芒星中的共線(點)性質。最後將相切六芒星推廣至(非)相切 芒星,也推導出一些有趣的性質。

「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。

海水結晶亮晶晶PartⅡ─探討雲林縣沿岸海水變化與凝結核之關係

從凝結核數量對海水結晶的實驗中,凝結核在低濃度、足夠的時間結晶時,凝結核越多,結晶會因互相吸引而越大且數量越少。我們利用此結果與雲林縣沿岸的海水樣本進行比較與分析,結論如下: 1. 鹽度較低的海水中,硫酸鎂晶體更易分辨。當觀察到硫酸鎂結晶時,可推斷該地區的海水鹽度較低。 2. 四湖三條崙海水的結晶時間最短,平均電導率也是第一名,故兩者數值具高度正相關。 3. 在口湖臨海園與四湖三條崙以外地點,電導率和結晶大小之間有高度相關。推測臨海園和三條崙所在的潟湖可能被統汕洲和外傘頂洲包覆,海水不易受外界變化影響。儘管結晶大小受多種因素影響,但可以推測其海水電導率和pH值的大致趨勢。 4. 沿岸海水pH值偏低,不利於台西牡蠣的養殖。

人人善射-自製發射器探究影響飛鏢飛行的因素

看似簡單的遊戲射氣球與專業的射飛鏢競賽有什麼差異?「射飛鏢」有什麼科學原理?又應該掌握哪些技巧才能提高命中目標的機率?利用自行設計製作的「飛鏢發射裝置」和「類風洞實驗裝置」對射飛鏢不同的變因進行實驗分析,結果發現:相同射出角度且作用力愈大、放鏢位置較早的情況下,飛鏢飛行高度較高;射出角度小且作用力大、放鏢位置較晚、拿鏢位置在重心、鏢翼較小、較短或數量較少等情況下,可以得到較大的水平速度。鏢翼因回復力矩作用具有使飛鏢保持鏢頭穩定向前的飛行姿態,而太大或太寬長的鏢翼因飛行中回復力矩過大,使飛鏢擺盪幅度較大,較不易控制飛鏢落點。依據研究結果,最後找出如何調整相關的變因和步驟,順利準確的命中靶心。

「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。

罩能膏守-桌上型電腦內部環境散熱與防塵節能策略之研究

本研究乃是以桌上型電腦塗抺散熱膏、風扇與防塵等研究,透過散熱與防塵策略,以達到其節能效果。在散熱膏研究中發現以0.2克五點降溫效果最佳;在風扇研究中發現以「前進風與後抽風」降溫效果更佳。在不同材質的過濾棉的研究中發現以「活性碳口罩」過濾細懸浮微粒效果最佳,並以活性碳口罩「最外層」的過濾效果更佳。在總結性評估中發現,散熱膏0.2克塗佈5點且加裝兩顆風扇「前進風與後抽風」與活性碳口罩「最外層」時,其降溫效果最佳。在總結性評估時測量電腦耗能,其耗電量約為0.01度,並無增加耗能,最後電腦內部積塵厚度為1mm,耗電量約為0.05度;積塵厚度為0.1mm,耗電量約為0.01度,能有效地節能。最後研發出磁吸式口罩架,隨時為電腦戴上防塵口罩。